【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路長(zhǎng)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(jiǎn)單清晰、運(yùn)行操作方便、便于日后擴(kuò)建、可靠性相對(duì)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(méi)有必要選擇單母線分段這種投資相對(duì)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(duì)較少，但可靠性不太高；適用于輸電線路較長(zhǎng)， 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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(guò)上述接線方式比較，選擇 C 即外橋的接線方式。 9 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(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資相對(duì)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(kāi)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(duì)有所提高，用隔離開(kāi)關(guān)分段雖然節(jié)約投資，但隔離開(kāi)關(guān) 不 能帶負(fù)荷 拉閘 ，對(duì)日后的運(yùn)行操作等帶來(lái)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(kāi)關(guān)分段接線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可帶負(fù)荷切合開(kāi)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。 工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇 目前，此類(lèi)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(duì)于 380V 的 5 個(gè)車(chē)間，分別根據(jù)容量來(lái) 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(kāi)關(guān)）分段的接線方式，經(jīng)開(kāi)關(guān)供 9 路 出 線負(fù)荷，其中6 路通過(guò)變壓器將 6kV 降到 380V。根據(jù)上述對(duì)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： 10 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。 通過(guò)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(guò) AUTOCAD2021 繪制得出，圖在附錄 B 中。 圖 主接線圖 4 短路電流計(jì)算 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 12 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(duì)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(wèn)題所不可缺少的基本計(jì)算，這些問(wèn)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(duì)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(duì)用戶(hù)工作的影響等，也包含有一部分短路計(jì)算的內(nèi)容。 要對(duì)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。 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： ? 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行。 ? 所有電源的電動(dòng)勢(shì)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。 13 ? 輸電線路的電容略去不計(jì)。 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(duì)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(guò)程在附錄 A 的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)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 14 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(kāi)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(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。 4)按各類(lèi)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(guó)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)組采用封閉母線時(shí)，如果需要裝設(shè)斷路器，宜選用發(fā)電機(jī)專(zhuān)用斷路器 。 斷路器選擇的具體技術(shù)要求如下： （ 1）電壓： ()gNUU?系統(tǒng)工作電壓 () （ 2）電流： . m a xII?最大持續(xù)工作電流 () （ 3） 開(kāi)斷電流： ..()d t kd d t kdI I S S??或 () .dtI —斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間 t 秒的短路電流周期分量 。 .dtS —斷路器 t 秒的開(kāi)斷容量 。 kdI —斷路器的額定開(kāi)斷電流 。 kdS —斷路器額定開(kāi)斷容量 。 （ 4）動(dòng)穩(wěn)定： maxchii? () 15 maxi —斷路器極限通過(guò)電流峰值 。 chi —三相短路電流沖擊值 。 （ 5）熱穩(wěn)定： 22dz tI t I t? ? () I? —穩(wěn)態(tài)三相短路電流 。 dzt —短路電流發(fā)熱等值時(shí)間 。 tI —斷路器 t 秒而穩(wěn)定電流 。 各電壓等級(jí)斷路器的選擇 ： 35kV 等級(jí)變壓器高壓側(cè)選擇少油斷路器 SW335。 電壓： 35 35kV kV? 電流： 88 603AA? 斷流能力： kA? 動(dòng)穩(wěn)定度： 17kA kA? 熱穩(wěn)定度： 222. 1 2 8. 82dzI t kV? ? ? ? 4 174tI t kV? ? ? 22dz tI t I t? ? 滿足要求 6kV 等級(jí)變壓器低壓側(cè)與出線選擇少油短路器 SN10—10Ⅱ 。 電壓： 6 10kV kV? 電流： 512 1000AA? 斷流能力： kA? 動(dòng)穩(wěn)定度： 80kA kA? 熱穩(wěn)定度： t k V? ? ? ? 2231 .5 2 19 84 .5tI t kV? ? ? 22dz tI t I t? ? 滿足要求 380V 等級(jí)選擇低壓斷路器 DW15—1500/3D。 電壓： 380 380V kV? 16 電流： 1124 1500AA? 斷流能力： 40kA kA? 380V 低壓短路器不需要考慮動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，所以滿足。 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 負(fù)荷開(kāi)關(guān)型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同 ，但由于其主要是用來(lái)接 通和斷開(kāi)正常工作電流，而不能斷開(kāi)短路電流，所以不校驗(yàn)短路開(kāi)斷能力。 隔離開(kāi)關(guān)型式的選擇，應(yīng)該根據(jù)配電裝置的 布置 特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定 [6]。 （ 1）電壓： ()gNUU?系統(tǒng)工作電壓 () （ 2）電流： . m a xII?最大持續(xù)工作電流 () （ 3）動(dòng)穩(wěn)定： maxchii? () maxi —斷路器極限通過(guò)電流峰值 。 chi —三相短路電流沖擊值 。 （ 4）熱穩(wěn)定： 22dz tI t I t? ? () I? —穩(wěn)態(tài)三相短路電流 。 dzt —短路電流發(fā)熱等值時(shí)間 。 tI —斷路器 t 秒而穩(wěn)定電流 。 各電壓等級(jí)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 ： 35kV 等級(jí)：變壓器高壓側(cè)選擇隔離開(kāi)關(guān) GW4—35T。 電壓： 35 35kV kV? 電流： 88 630AA? 動(dòng)穩(wěn)定度： 50kA kA? 熱穩(wěn)定度： 222. 1 2 8. 82dzI t kV? ? ? ? 2 t kV? 22dz tI t I t? ? 滿足要求 。 17 6kV 等級(jí)：變壓器低壓側(cè)選擇隔離開(kāi)關(guān) GN19—10/1000。 電壓： 66kV kV? 電流： 512 1000AA? 動(dòng)穩(wěn)定度： 80kA kA? 熱穩(wěn)定度： t k V? ? ? ? 2231 .5 4 15 .8tI t kV? ? ? 22dz tI t I t? ? 滿足要求 。 380V 等級(jí)隔離開(kāi)關(guān)選擇為 HD13—1500/30[6]。 電壓： 380 380VV? 電流： 1124 1500AA? 低壓隔離開(kāi)關(guān)不需要考慮動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，所以滿足 要求 。 高壓熔斷器選擇 熔斷器的形式可根據(jù)安裝地點(diǎn)、使用要求選用。 高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段保護(hù)選擇性的前提下，當(dāng)在本段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)能在最短時(shí)間內(nèi)切斷故障，以防止熔斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而加劇被保護(hù)電器的損壞 [4]。 （ 1）電壓： ()gNUU?系統(tǒng)工作電壓 () 限流式高壓熔斷器不宜使用在工作低于其額 定電網(wǎng)中，以免因過(guò)電壓使電網(wǎng)中的電器損壞，故應(yīng)該 gNUU? 。 （ 2）電流： .m ax 2 1g f N f NI I I?? () 2fNI —熔體的額定電流 。 1fNI —熔斷器的額定電流 。 （ 3）斷流容量： ( )ch kdI I I?或 () chI —三相短路沖擊電流的有效值 。 kdI —熔斷器的開(kāi)斷電流 。 各電壓等級(jí)高壓熔斷器的選擇 ： 18 35kV 等