【導(dǎo)讀】本畢業(yè)設(shè)計論文是東郊二次變電所電氣工程（部分）初步設(shè)計。摘要、畢業(yè)設(shè)計書之外，還詳細(xì)說明了各種設(shè)備選擇的最基本的要求和原則依據(jù)。包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器的選擇原則和要求，并對這些設(shè)備進(jìn)行校驗和產(chǎn)品相關(guān)介紹。裝置的設(shè)計原則、要求，此次設(shè)計本所60kV配電裝置采用三相中型布置。的保護(hù)，而變電所的防雷保護(hù)則主要針對避雷針和避雷器的設(shè)計。便閱讀、理解和應(yīng)用。

　　

【正文】 作操作用的大量倒閘操作。當(dāng)任一母線或任一斷路器停電檢修時，各回路 無需運行切換。 具有調(diào)度可靠性。每一回路由兩臺斷路器供電，發(fā)生線故障時，只需跳開與此母線相連的所有斷路器，任何回路不停電。在事故與檢修相生重合情況下的停電回路不多于兩回。缺點：由于每個回路連接著兩臺斷路器，一臺中間聯(lián)絡(luò)斷路器連接著兩個回路，使繼電保護(hù)及二次回路復(fù)雜化。 方案 7：無匯流母線接線 單元接線是電簡單的接線。一般發(fā)電廠采用較多，指發(fā) 電機各變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機 變壓器組。特點是接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡便，短路電流減少。 橋形接線：適用于只有兩臺變壓器和兩條引出線的裝置中。接線簡單清晰，設(shè)備少，造價低，易于發(fā)展成為單母線分段或雙母線沈 陽 工 程 學(xué) 院 17 接線。 多角形接線：有 5角形接線，多角形接線的每一邊中有一臺斷路器，各邊連接成閉合的多角環(huán)形接線，電源與引出線只經(jīng)隔離開關(guān)接至多角形頂點。特點是接線簡單清晰、操作方便、經(jīng)濟性好；供電可靠性高 、運行靈活。缺點是運行方式改變時支路電流變化大，繼電保護(hù)整定復(fù)雜且難于擴建。只適用于 110KV 及以上配電裝置中出線回路數(shù)不多，不再擴建的配電裝置。 對以上 七 種方案分析比較 ， 從經(jīng)濟性來看：由于 前 3 種方案所選變壓器型號和容量相同，占地面積基本相同，所以只比較設(shè)備，方案 1 所用設(shè)備最多，造價最高，故最不經(jīng)濟；方案 3 所用設(shè)備最少，造價最低，故最經(jīng)濟；方案 2 介于方案 1和方案 3 之間較經(jīng)濟。從可靠 性來看：方案 1，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電，可以滿足一、二、三類用戶負(fù)荷的要求，可靠性高；方案 2，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，不能滿足一、二類用戶負(fù)荷的要求。方案 3 當(dāng)線路發(fā)生故障時，需動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺未發(fā)生故障的變壓器運行。因此方案 方案 3 可靠性均不如方案 1。從改變運行方式的靈活性來看：方案 1 因接線簡單，所以投切變壓器，倒閘操作最簡便。通過以上比較，可以發(fā)現(xiàn)方案 1 以供電可靠性高為 主要優(yōu)點；方案 2 以設(shè)備少，較經(jīng)濟，倒閘操作簡便為主要優(yōu)點；方案 3 以投資少，經(jīng)濟性好為主要優(yōu)點。因本變電站無一類負(fù)荷，二類負(fù)荷所占比例較少（ ％），所以考慮綜合因素，選方案 2 單母線接線為本變電站的 60kV 側(cè)主接線。 3 2 2 60kV側(cè)接線 選擇與論證 方案一：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(guān)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(dāng)母線或母線上的隔離開關(guān)上發(fā)生短路以及斷路器在繼電保護(hù)作用下都自動斷開，因而造成 全部停電。 方案二：單母分段接線方式：當(dāng)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。當(dāng)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。 以上兩種方案比較，在 供電可靠性方面，方案一較差，故 35KV 側(cè)應(yīng)采用單母分段接線 。 3 2 310kV側(cè)接線型式 選擇與論證 變電站 10kV 母線側(cè)的饋線多，在保證供電可靠性的情況下，如果采用雙母線接線，設(shè)備多，投資大，運行操作不便，不滿足靈活性和經(jīng)濟性；如果采用單母線分段接線，在母線故障或檢修時，不致對所有出線全部停電，對重要的二類負(fù)荷沈 陽 工 程 學(xué) 院 18 出線，采用雙回路送電，分別接在 10kV 的一段和二段，在滿足可靠性和靈活性的前提下，比雙母線接線經(jīng)濟，故推薦采用單母線分段接線的方式。正常運行時，分段斷路器處于斷開位置，即兩臺變壓器各帶一段母線。當(dāng)負(fù) 荷小于 6300kVA或 1 臺變壓器故障、檢修時，則斷開該變壓器低壓側(cè)斷路器，合分段斷路器，由一臺主變向兩段母線供電。 方案一：單母線接線 ： 具有接線簡單清晰，操作方便，所用設(shè)備比較少，投資少等優(yōu)點，但當(dāng)母線或母側(cè)隔離開關(guān)檢修故障時，連接在母線上的所有回路都將停止工作，當(dāng)母線發(fā)生短路時，所有電源回路的斷路器在繼電保 護(hù)作用中自動跳閘，因而造成母線電壓失壓全部停電，檢修任一電源或線路的斷路器時，該回路必須停電。 方案二：單母分段接線： 接線簡單清晰，設(shè)備少，且操作方便，可提高供電可靠性和靈活性，不僅便于檢修母線而減少母線故障影響范圍，對于重要用戶可以從不同段引兩個回路，而使重要用戶有兩個電源供電，在這種情況下，當(dāng)一段母線 發(fā)生故障，由于分段斷路器在繼電保護(hù)裝置的作用下，能自動將故障段切除，因而保證了正常段母線不間斷供電。綜上所述，單母分段接線的可靠性較高，而且比較經(jīng)濟，故 10KV 側(cè)接線應(yīng)選方案二，單母分段接線。 沈 陽 工 程 學(xué) 院 19 第四章 短路電流計算 所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。 造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤操作、雷擊或電壓擊穿等。短路電流值通常是正常工作的電流值的十幾倍或幾十倍。當(dāng)他通過電氣設(shè)備時，設(shè)備溫度急劇上升，過熱會使絕緣加速老化或損壞，同時產(chǎn)生很大的電動力，使設(shè)備的載流部分變形或損壞，選用設(shè)備是要考慮他們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在 線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降的越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其他設(shè)備的正常運行。 供電系統(tǒng)中的短路的類型與其電源的中性點是否接地有關(guān)。短路的基本類型分三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。其中三相短路稱為對稱短路，其他為不對稱短路。為了選擇和校驗電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，需要計算三相短路電流；在校驗繼電保護(hù)裝置的靈敏度時還需計算不對稱短路電流值；校驗電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流，短路容量；但對瞬時動作的低壓 自動空氣開關(guān)，則需用沖擊電流有效值來進(jìn)行其動穩(wěn)定校驗 。 4 2 短路電流計算的目的 （ 1）電氣主接線比選； （ 2）選擇導(dǎo)體和電器； （ 3）確定中性點接地方式 。 （ 4）計算軟導(dǎo)線的短路搖擺； （ 5）確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距； （ 6）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； （ 7）選繼電保護(hù)裝置，進(jìn)行整定。 沈 陽 工 程 學(xué) 院 20 4 3 短路點的選取 選取適當(dāng)?shù)亩搪伏c是十分重要的。因為它是校驗電氣設(shè)備及計算繼電保護(hù)裝置正丁酯的主要依據(jù)，也是校驗保護(hù)裝置靈敏度的重要參數(shù)，本設(shè)計確定了 5個短路點，如圖 41 所示。 第一個短路 點選在 10KV 母線上；第二個短路點選在 1變壓器所聯(lián)設(shè)備線路末端；第三個短路點選在 2變壓器所聯(lián)設(shè)備線路末端；第四個短路點選在 3變壓器所聯(lián)設(shè)備線路末端；第五個短路點選在生活區(qū)線路末端。 工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中不僅要考慮正常運行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生的故障和非正常工作狀態(tài)。其中短路故障危害最大，短路電流引起的電氣設(shè)備熱效應(yīng)和力效應(yīng)使設(shè)備損壞，電壓降落嚴(yán)重影響非故障元件的正常運行。但是只要正確選擇電氣設(shè)備，滿足短路電流的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定要求，采取限制短路電流的措施就可以完全消除或 減輕短路電流的危害。 進(jìn)行短路電流計算的同時要考慮供電系統(tǒng)的最大運行方式和最小運行方式。在最大運行方式下，通過故障元件的短路電流值最大，作為選擇和校驗電氣設(shè)備的依據(jù)及繼電保護(hù)整頂計算的依據(jù)；在最小運行方式下，通過保護(hù)安裝處的短路電流最小值，可作為繼電保護(hù)校驗靈敏度的依據(jù)。 綜上所訴，短路電流計算的目的是為了選擇電氣設(shè)備和繼電保護(hù)整定計算提供依據(jù)。 4 5 1 基本假定 短路電流實用計算中，可采用下列假設(shè)和原則（根據(jù)電氣設(shè)計手冊 1）： 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 所用電源的電動勢相位角相同； 系統(tǒng)中的同步和異步電動機均為理想電機； 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電壓大小發(fā)生變化； 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行，其中 50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)； 同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置； 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器勵磁電流； 圖 41 短路點的選取 沈 陽 工 程 學(xué) 院 21 除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計； 元件的計算參數(shù)均取其額 定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； 1 輸電線路的電容略去不計，并用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。 4 5 2 一般規(guī)定 1) 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路時間，應(yīng)按本工程的設(shè)計容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為 5— 10 年）。 2) 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)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3) 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 4) 導(dǎo)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 。 4 6 電路元件參算的計算 Sd 三相短路容量 (MVA)簡稱短路容量校核開關(guān)分?jǐn)嗳萘? Id 三相短路電流周期分量有效值 (KA)簡稱短路電流校核開關(guān)分?jǐn)嚯娏? 和熱穩(wěn)定 IC 三相短路第一周期全電流有效值 (KA) 簡稱沖擊電流有效值校核動穩(wěn)定 ic三相短路第一周期全電流峰值 (KA) 簡稱沖擊電流峰值校核動穩(wěn)定 x電抗 (Ω ) 其中系統(tǒng)短路容量 Sd 和計算點電抗 x 是關(guān)鍵 . 計算時選定一個基準(zhǔn)容量 (Sjz)和基準(zhǔn)電壓 (Ujz).將短路計算中各個參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值 (相對于基準(zhǔn)量的比值 ),稱為標(biāo)么值 (這是短路電流計算最特別的地方 ,目的是要簡化計算 ).。 (1)基準(zhǔn) 基準(zhǔn)容量 Sjz =100 MVA 基準(zhǔn)電壓 UJZ規(guī)定為 8 級 . 230, 115, 37, , , , KV 有了以上兩項 ,各級電壓的基準(zhǔn)電流即可計算出 ,例 : UJZ (KV) 因為 S=*U*I 所以 IJZ (KA) (2)標(biāo) 么值計算 容量標(biāo)么值 S* =S/ :當(dāng) 10KV 母線上短路容量為 200 MVA 時 ,其標(biāo)么值容量 S* = 200/100=2. 電壓標(biāo)么值 U*= U/UJZ 。 電流標(biāo)么值 I* =I/IJZ 3 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流計算公式 短路電流標(biāo)么值 : I*d = 1/x* (總電抗標(biāo)么值的倒數(shù) ). 短路電流有效值 : Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA) 沖擊電流有效值 : IC = Id *√ 1+(KC1)2 (KA)其中 KC 沖擊系數(shù) ,取 所以 IC = 沖擊電 流峰值 : ic =* Id*KC= Id (KA) 當(dāng) 1000KVA 及以下變壓器二次側(cè)短路時 ,沖擊系數(shù)KC ,取 這時 :沖擊電流有效值 IC =*Id(KA) 沖擊電流峰值 : ic = Id(KA) 1系統(tǒng)電抗的計算 沈 陽 工 程 學(xué) 院 22 系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。 100 除系統(tǒng)容量 例：基準(zhǔn)容量 100MVA。當(dāng)系統(tǒng)容量為 100MVA 時，系統(tǒng)的電抗為XS*=100/100＝ 1 當(dāng)系統(tǒng)容量為 200MVA時，系統(tǒng)的電抗為 XS*=100/200＝ 當(dāng)系統(tǒng)容量為無窮 大時，系統(tǒng)的電抗為 XS*=100/∞＝ 0 系統(tǒng)容量單位： MVA 系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供。當(dāng)不能得到時，可將供電電源出線開關(guān)的開斷容量 作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門出線開關(guān)為 WVAC 12KV 2020A 額定分?jǐn)嚯娏鳛?40KA。則可認(rèn)為系統(tǒng)容量 S=*40*100