【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Nd11 括號(hào)里電壓為降壓變壓器用電壓 第 3 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 變電站主接線的要求及設(shè)計(jì)原則 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。電氣主接線是變電站設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線方案的確定對(duì)電力系統(tǒng)及變電所運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并對(duì)電器設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，主接線的設(shè)計(jì)必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析論證，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定變電站主接線的最佳方案。 變電站主接線基本要求 運(yùn)行的可靠性 斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè) 備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而 且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。 經(jīng)濟(jì)上的合理性 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性 由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。 變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。 變電站主接線設(shè)計(jì)原則 變電所的高壓側(cè)接線，應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線方式，在滿足繼電保護(hù)的要求下，也可以在地區(qū)線路上采用分支接線，但在系統(tǒng)主干網(wǎng)上不得采用分支界線。 在 3560kV 配電裝置中，當(dāng)線路為 3 回及以上時(shí)，一般采用單母線或單母線分段接線，若連接電源較多、出線較多、負(fù)荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。 610kV 配電裝置中，線路回路數(shù)不超過 5 回時(shí)，一般采用單母線接線方式，線路在 6 回及以上時(shí)，采用單母分段接線，當(dāng)短路電流較大，出線回路較多，功率較大時(shí)，可采用雙母線接線。 110220kV 配電裝置中，線路在 4 回以上時(shí)一般采用雙母線接線。 當(dāng)采用 SF6 等性能可靠、檢修周期長(zhǎng)的斷路器以及更換迅速的手車式斷路器時(shí)，均可不設(shè)旁路設(shè)施。 總之，以設(shè)計(jì)原始材料及設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，以有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體工作的特點(diǎn)，準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，全面分析，做到既有先進(jìn)技術(shù)，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 110 kV 側(cè)主接線方案選取 據(jù)任務(wù)書要求，每回最大負(fù)荷 60000 經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較。根據(jù)《 110 kV35KV 變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定： 110 kV線路為六回及以上時(shí) ，宜采用雙母線接線，在采用單母線，分段單母線或雙母線的 110 kV35KV 主接線中，當(dāng)不容許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路母線和旁路隔離開關(guān)。 35～ 110kV 線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或分段單母線的接線。 35～ 63kV 線路為 8 回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線。 110kV 線路為 6 回其以上時(shí)，宜采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母的 35～ 110kV 主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。故預(yù)選方案為：雙母線接 線和單母線分段接線。 方案一、雙母線接線 優(yōu)點(diǎn)： 1）、供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流 檢修一組導(dǎo)線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路母線隔離開關(guān)，只停該回路。 2）、調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可任意切換，分配到任意母線上工作，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和系統(tǒng)潮流變化的需要。 3）、擴(kuò)建方便，向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響 ,兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時(shí)，可以順序布置，以致連接不同 的母線時(shí)，不會(huì)如單母線分 段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。 4）、便于實(shí)驗(yàn)，當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接至一組母線上。 缺點(diǎn)： 1）、增加一組母線和每回路就需增加一組母線隔離開關(guān)。 2）、當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 適用范圍： 1）、 610KV,配電裝置，當(dāng)短路電流較大，需要加裝電抗器。 2）、 3563KV,回路總數(shù)超過 8 回，或連接電源較多，回路負(fù)荷較大時(shí)。 3）、 110220KV,出線回路在 5 回及以上時(shí)；或當(dāng) 110220 KV 配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為 4 回及以上時(shí)。 圖 雙母線接線 方案二、單母線分段接線： 優(yōu)點(diǎn)： 1）、用斷路器把母線分段后，對(duì)重要負(fù)荷可以從不同段引出兩個(gè)回路，提供雙回路供電。 2）、安全性，可靠性高。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點(diǎn)： 1）、當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回 路都要在檢修期間停電。 2）、擴(kuò)建時(shí)需要向 兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建，以保證負(fù)荷分配的均勻。 3）、當(dāng)出線回路為雙回路時(shí)，常使母線出線交叉跨越。 適用范圍： 1）、 610KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)。 2）、 3563KV 配電裝置出線回路數(shù)為 48 回時(shí)。 3）、 110220KV 配電裝置出線回路數(shù)為 34 回時(shí)。 圖 單母線分段接線 方案比較： 方案一相對(duì)方案二調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，所以當(dāng)該母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該母線上的回路不需要停電，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。通過對(duì)以上兩種方案比較，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)進(jìn)步，新型斷路器的停電檢修周期延長(zhǎng)，沒有必要考慮停電檢修斷路器，結(jié)合經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，在滿足要求的前提下，盡可能節(jié)約設(shè)備的投資故待設(shè)計(jì)的變電站110 kV 接線選取方案二，單母線接線，即能滿足要求。在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上第二種方案明顯合理，鑒于此站為地區(qū)變電站應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選第二種方案為設(shè)計(jì)的最終方案。 結(jié)論： 110 kV 側(cè)采用單母線分段接線 35kV 側(cè)主接線方案選取 本變電站 35kV 線路有 8 回，可選擇雙母線接線或單母線分段帶旁路母線接線兩種方案，根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)特點(diǎn)，本變電站電源主要集中在35kV 側(cè)，不允許停電檢修斷路器，需設(shè)置旁路設(shè)施。方案一供電可靠、調(diào)度靈活，但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資大。方案二具有良好的經(jīng)濟(jì)性，供電可靠性也能滿足要求，故 35kV 側(cè)接線采用方案二。單母線分段帶旁路母線接線。 圖 雙母線接線 方案二簡(jiǎn)單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，旁 路斷路器可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。 圖 單母線分段帶旁路母線接線 第 4章 短路計(jì)算 短路計(jì)算的原因與目的 電力系統(tǒng)由于設(shè)備絕緣破壞，架空線路的線間或?qū)Φ孛鎸?dǎo)電物短接，或雷擊大氣過電壓以及工作人員的誤操作，都可能造成相與相、相與地之間導(dǎo)電部分短接，短路電流高達(dá)幾萬安、幾十萬安培。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)，會(huì)使電氣設(shè) 備損壞，人身安全受到威脅，由于短路時(shí)系統(tǒng)電壓驟降，設(shè)備不能運(yùn)行。單相接地在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，對(duì)鄰近通信設(shè)備將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾和危險(xiǎn)影響，所以電力系統(tǒng)必須進(jìn)行短路故障計(jì)算。另外，對(duì)于電氣設(shè)備的規(guī)格選擇，繼電保護(hù)的調(diào)整整定，對(duì)載流導(dǎo)體發(fā)熱和電動(dòng)力的核算，都需要對(duì)系統(tǒng)短路故障進(jìn)行計(jì)算。 短路計(jì)算選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備。為了合理地配置各種繼電保護(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)算和分析。在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠 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時(shí)，確定是 否需要采用限制短路電流的措施等，都需要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響等，也包含有短路計(jì)算的內(nèi)容。在確定輸電線路對(duì)通訊的干擾，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行分析，都必須進(jìn)行短路計(jì)算。 短路計(jì)算的計(jì)算條件 一、基本條件： 短路計(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)稱運(yùn)行。 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。 除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)。 元件的計(jì)算參數(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)。 二、一般規(guī)定： 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng) 5— l0 年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的按線方式。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電 氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償放電電流的影響。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的點(diǎn)；對(duì)帶電抗器 6— l0kV 出線，選擇母線到母線隔離開之間的引線、套管時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)取在電抗器之前、其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后。 電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路電流計(jì)算。若中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重的計(jì)算。 最大最小運(yùn)行方式分析 在選擇保護(hù)方式分析時(shí)，對(duì)大多數(shù)保護(hù)都必須認(rèn)真分析與考慮哪種運(yùn)行方式來作為計(jì)算的依據(jù)，一般而言所選用的保護(hù)方式，應(yīng)在系統(tǒng)的各種故障參數(shù)增加而動(dòng)作的保護(hù)，如電流保護(hù)，通常應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式來確定保護(hù)的定值，以保證選擇性，因?yàn)橹灰谧畲筮\(yùn)行方式下能保證選擇性。那么，在其他運(yùn)行方式下，必然能保證選擇性；而對(duì)靈敏性校驗(yàn)，則應(yīng)根據(jù)最小運(yùn)行方式來進(jìn)行，因?yàn)橹灰谧钚∵\(yùn)行方式下，靈敏性合格，那么在其他運(yùn)行方式下的靈敏性就會(huì)更好，對(duì)反映鼓掌參數(shù)減小而動(dòng)作的欠量保護(hù)。如低壓保護(hù)，剛剛好相反，此時(shí)應(yīng)根據(jù)最小運(yùn)行方式來整定， 而根據(jù)最大運(yùn)行方式來校驗(yàn)靈敏性。 最大運(yùn)行方式 根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的要求，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行（全部或絕大部分投入運(yùn)行），以及所有線路和規(guī)定的中性點(diǎn)全部投入運(yùn)行的方式稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式即 QF QF2 都在閉合的狀態(tài)。對(duì)繼電保護(hù)而言，則是指在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下短路時(shí)，通過該保護(hù)的短路電流為最大時(shí)的系統(tǒng)連接方式。本設(shè)計(jì)題目中，本變電站的最大運(yùn)行方式為兩臺(tái) 31500KVA 的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，以及所有負(fù)荷投入時(shí)的運(yùn)行方式。但由于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，由于其保護(hù)范圍外故障時(shí)，保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作 。為了方便變壓器縱聯(lián)差動(dòng)的整定計(jì)算，在變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的短路點(diǎn)的電流應(yīng)為支路電流。所以變壓器高壓側(cè)的短路點(diǎn)電流為變電站高壓側(cè)投入的，斷路器閉合時(shí)，流過變壓器高壓側(cè)的短路電流。變壓器低壓側(cè)的短路電流為系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行橋短路器連接，變壓器單臺(tái)投入時(shí)流入變壓器低壓側(cè)的短路電流。 最小運(yùn)行方式 根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷為最小，投入與之相適應(yīng)的系統(tǒng)連接且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方式稱為系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式。本設(shè)計(jì)題目中，變電站的最小運(yùn)行方式為，變壓器單臺(tái)投入時(shí)的運(yùn)行方式即 QF QF2都在打開狀態(tài)。 短路計(jì)算 圖 電力系統(tǒng)短路圖及其簡(jiǎn)化圖 （ 1）確定基準(zhǔn)值 取 而 （ 2）各主要元件電抗標(biāo)幺值 取 架空線電抗標(biāo)幺值 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 （ 3）求 點(diǎn)短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量。 總電抗標(biāo)幺值 = 三相短路電流周期分量的有效值 其他三相短路電流為 短路沖擊電流與短路沖擊電流的有效值為 三相短路容量 （ 4）求 點(diǎn)短路電流的總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和