【正文】 了、操作方便。復雜的電氣主接線不僅不利于操作，還容易造成誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，又可能給運行帶來不便，或造成不必要的停電。(4)應具有發(fā)展和擴建的可能性(5)技術上先進，經(jīng)濟上合理在確定主接線時，應采用先進的技術和新型的設備。同時，在保證安全可靠、運行靈活、操作方便的基礎上，盡可能減少占地面積，以節(jié)省基礎建設投資和減少年運行費用，讓變電所盡快發(fā)揮最佳的社會效益和經(jīng)濟效益。 電氣主接線的基本類型電氣主接線一般按有無母線分類，即分為有母線和無母線兩大類。有母線的主接線形式包括單母線和雙母線。單母線又分為單母線不分母線分段、單母線分段帶旁路等形式；雙母線又分為雙母線不分段、雙母線分段、3/2斷路器接線、雙母線帶旁路母線等形式。無母線的主接線形式主要有單元接線、橋形接線和角形接線等[11]。 本變電站主接線的確定由于本變電站有兩路電源進線、兩臺主變，所以高壓側選用內(nèi)橋形接線，低壓側采用單母線分段接線。(1)高壓側接線：橋形接線，適用于只有兩臺變壓器和兩條線路時，內(nèi)橋接線橋壁置于線路斷路器的內(nèi)側，如圖44所示 內(nèi)橋接線的特點如下：線路發(fā)生故障時，進故障線路的斷路器跳閘，其余三條支路可繼續(xù)工作，并保持相互間的聯(lián)系。變壓器故障時，聯(lián)絡斷路器及與故障變壓器同側的線路斷路器均自動跳閘，使未故障線路的供電受到影響，須經(jīng)倒閘操作后，方可恢復對線路的供電。正常運行時變壓器操作復雜。如需切除變壓器T1，應首先斷開斷路器QF1和聯(lián)絡斷路器QFL ，再拉開變壓器側的隔離開關，使變壓器停電，然后重新合上斷路器QF1和聯(lián)絡斷路器QFL ，圖44 內(nèi)橋接線示意圖QF1QF2QFL1T2T恢復線路WL1的供電。內(nèi)橋接線適用于變壓器不需要經(jīng)常改變運行方式、輸電線路較長、線路故障幾率較高、穿越功率較小的場合。 (2)二次側接線：二次側采用單母線分段接線，其特點如下：母線分段后，可提高供電可靠性和靈活性。在正常運行時，可以接通也可以斷開運行。當分段斷路器QFd 接通運行時，任意一段母線發(fā)生故障時，在繼電保護作用下，分段斷路器QFd 和接在故障段上的電源回路斷路器便自動斷開。這是非故障段母線可以繼續(xù)運行，縮小了母線故障的停電范圍。當分段斷路器斷開運行時，分段斷路器除裝有繼電保護裝置外，還應裝有備用電源自動投入裝置，分段斷路器斷開運行有利于限制短路電流。對于重要用戶，可以采用雙回路供電，即從不同段上分別引出饋電線路，由兩個電源供電，以保證供電可靠性。 單母線分段的缺點是：①當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電。②任意出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。綜上，本站的電氣主接線繪制如下： 圖45 主接線示意圖 電氣設備的選擇 電氣設備的特性 電氣設備的發(fā)熱效應(1)發(fā)熱對電器設備的影響①機械強度下降。金屬材料溫度升高，會使材料退火軟化，機械強度下降。例如，鋁導體在長期發(fā)熱時，溫度超過100℃其抗拉強度便急劇降低。②接觸電阻增加。導體的接觸處，如果溫度過高接觸表面會強烈氧化，使得接觸電阻增加，溫度便隨著增加，因而可能導致接觸處松動或燒熔。③絕緣性能降低。有機絕緣材料長期受到高溫作用，將逐漸變脆和老化，以至絕緣材料失去彈性、絕緣性能下降、使用壽命大為縮短。(2)電氣設備發(fā)熱的兩種情況①正常情況下通過工作電流產(chǎn)生的長期發(fā)熱，其發(fā)熱溫度較低但連續(xù)持久②因短路電流通過產(chǎn)生的短時發(fā)熱，其發(fā)熱溫度高但持續(xù)時間極短。電氣設備絕緣的老化和金屬機械強度的降低除與溫度有關外，還決定于發(fā)熱的時間。因此，我國規(guī)定了電器載流部分長期發(fā)熱的允許溫度和短時發(fā)熱的允許溫度，以及載流導體長期發(fā)熱允許溫度和短時發(fā)熱允許溫度。(3)正常情況下均勻導體的長期發(fā)熱均勻導體就是沿全長有相同截面和材料的導體。導體內(nèi)不通過電流時，其溫度與周圍實際環(huán)境溫度θ0 相等；當電流流過導體時，導體內(nèi)發(fā)出熱量。使其溫度升高；若導體通過其額定電流Ie 則溫度將穩(wěn)定上升到導體的長期發(fā)熱允許溫度θe ；若導體通過的電流為某一值Ig ，則其升高的穩(wěn)定溫度θg 可用下式計算： θg =θ0 +(θe –θ0e )(Ig /Ie)2 (43)式中，θ0e——基準環(huán)境溫度。我國目前采用的基準環(huán)境溫度如下：①電力變壓器和電器(如斷路器、隔離開關、互感器等)為40℃；②發(fā)電機(利用空氣冷卻時，進入機內(nèi)的空氣溫度)為35—40℃；③裸導體、絕緣線、母線和電力電纜(放在空氣中)為25℃；④埋在地下的電力電纜為15℃。(4)短路情況下均勻導體的短時發(fā)熱短路時，短路電流流過導體的時間，一般為零點幾秒到幾秒，這是一種短時發(fā)熱的狀況。短路后，導體溫度急劇升高，θd 時短路后導體的最高發(fā)熱溫度，短路被切除，導體溫度逐漸下降，最后與環(huán)境溫度相同。由于短路電流超出正常許多倍，雖然通流的時間很短但溫度卻上升到很高的數(shù)值，以至超出短時發(fā)熱允許溫度，使氣設備的有關部分受到損壞。因此，把電氣設備具有承受短路電流的熱效應而不至于因短時過熱而損壞的能力，稱為電氣設備的熱穩(wěn)定。如果導體在短路電流作用下，t時間內(nèi)產(chǎn)生熱效應θd 不超過它所允許的熱效應Qre，則θd不會超過θde，就認為該導體滿足熱穩(wěn)定要求。短路電流熱效應θd的計算查閱相關手冊進行。 電器和載流導體的電動力效應載流導體位于磁場中，要受到磁場力的作用，這種力稱為電動力。在正常情況下，工作電流不大，電動力也不大；而在短路的情況下，其電動力可達到很大的數(shù)值，以致導體的載流部分產(chǎn)生變形或損壞。因此，把導體和電器承受短路電流電動力效應的能力，稱為電動力穩(wěn)定，簡稱動穩(wěn)定。(1)兩根平行導體之間電動力的計算。 當無限長的兩根平行導體通過電流，并假定電流集中在各導體的軸線上時，根據(jù)《電工基礎》的有關知識，導體間的相互作用力可用下式計算： F= i2 (l/a) (44)式中,F——作用于導體中的瞬時合力(實際作用力沿導體長度均勻分布)(N)；L——平行導體長度(m)；A——兩根導體軸線間的距離(m)；i1 i2——分別通過兩根導體的瞬時電流(KA)。兩根平行導體間作用力的方向是：電流同方向是相吸，反之相斥。(2)三相短路時導體之間電動力的計算實際工作中，常見的是三相系統(tǒng)母線水平敷設，三相母線的相互位置以及各相瞬時電流對承受電動力作用的大小和方向有重要影響。計算中，通常只選擇可能出現(xiàn)的最大電動力瞬時值作為計算的依據(jù)。三相短路時，瞬時出現(xiàn)的最大電流為短路沖擊電流ich（3）。它在一相中發(fā)生時，中間的B相將受到最大作用力F(3)： F(3)= ich(3)2(l/a) (45)式中, ich(3)——三相短路時沖擊短路電流(KA)； L——支持絕緣子之間的長度或跨距(cm)； A——母線相間距離(cm)。由于三相短路和兩相短路的沖擊電流的關系是ich(2)=(2/)ich(3)，所以經(jīng)過計算的兩相短路時兩故障平行母線間的最大電動力小于三相短路時的最大點動力即F(2) F(3)，因此選擇電氣設備校驗動穩(wěn)定時，應采用三相短路電流進行校驗。 電氣設備選擇的一般條件 電氣設備選擇的一般原則和環(huán)境條件(1)一般原則①應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；②應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；③力求技術先進、經(jīng)濟合理；④與整個工程的建設標準協(xié)調(diào)一致；⑤同類設備應盡量減少品種；⑥選用的新產(chǎn)品均具有可靠地實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。(2)環(huán)境條件①溫度。我國規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境為40℃時，允許按額定電流長期工作。當電器安裝地點的環(huán)境溫度高于40℃，但不高于60℃時，環(huán)境溫度每增高一度，%；當使用環(huán)境溫度低于40℃時，環(huán)境溫度每降低一度，%，但最大不得超過額定電流的20%。表42 選擇電氣設備的環(huán)境溫度安裝場所環(huán)境溫度最高最低屋外年最高溫度年最低溫度電抗器室該處通風設計最高排風溫度屋內(nèi)其他處該處通風設計溫度。當無資料時取最熱月平均最高溫度加5℃②日照。屋外高壓電器在日照影響下將產(chǎn)生附加溫升。如果制造部門未提出產(chǎn)品在日照下額定載流量下降的數(shù)據(jù)，在設計中可暫按電器額定電流的80%選擇設備。③風速。一般高壓電器可在風速≤35m/s的環(huán)境下使用。在最大設計風速35m/s的地區(qū)，可在屋外配電裝置的布置中采取措施，如加強基礎固定或降低安裝高度等措施。④冰雪。在積雪和覆冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣對地閃絡，重冰區(qū)應選破冰厚度大的隔離開關。⑤濕度。一般高壓電器可在溫度為+20℃，相對濕度為90%的環(huán)境中使用。⑥污穢。工廠排出的含有二氧化硫、硫化氫、氨等成分的煙氣、粉塵等對電氣設備危害較大。在此地區(qū)可采用防污型絕緣子或選高一級電壓的產(chǎn)品，以及采用屋內(nèi)配電裝置來解決。⑦海拔。電器的一般使用條件為海拔≤1000m。對安裝在海拔1000m地區(qū)的電器，外絕緣一般應予加強，可選用高原型產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。⑧地震。選擇電器時，應根據(jù)當?shù)氐牡卣鹆讯?，選擇能夠滿足地震要求的產(chǎn)品。 按正常運行條件選擇(1)按環(huán)境條件選擇選擇電氣設備時，應在當?shù)丨h(huán)境條件滿足要求的條件下，盡量選擇普通型產(chǎn)品。電氣設備的安裝地點也影響所選設備的型式。(2)按工作電壓選擇電氣設備的額定電壓就是銘牌或技術數(shù)據(jù)標出的線電壓。電氣設備的絕緣均有一定的裕度，可長期在超過額定電壓10%—15%的電壓下工作，此時稱為最高允許工作電壓。正常情況下，選擇電氣設備的最高允許工作電壓不得小于該回路的最高運行電壓。由于回路的最高運行電壓通常在線路首端，它比電網(wǎng)額定電壓只高5%—10%，因此按工作電壓選擇的條件為： Ue ≥ Uwe (46)式中，Ue ——電氣設備額定電壓(KV)； Uwe——電氣設備所在電網(wǎng)額定電壓(KV)。(3)按工作電流選擇電氣設備的額定電流是指在基準環(huán)境溫度θ0e下，發(fā)熱溫度不超過長期發(fā)熱允許溫度時所允許長期通過的最大電流。開關電器沒有明確的過載能力規(guī)定，為安全起見，選擇電器時一律按其沒有過載能力計算，如有裕度，留給運行單位需要時使用。因此，按工作電流選擇的條件為： Iy ≥Igmax 式中，Iy——導體和電器長期允許通過電流，AIgmax——各種可能運行方式下回路最大持續(xù)工作電流，A，一般認為連續(xù)運行超過4min即為持續(xù)工作電流。Iy的確定：Iy=Ie= KθIe (47)式中，Kθ——環(huán)境溫度修正系數(shù)； Ie——載流導體的額定載流量； θ0e——載流導體的基準環(huán)境溫度； θ0——實際環(huán)境溫度。Igmax的確定：①由于發(fā)電機、變壓器和調(diào)相機在電壓降低5%時，出力不變，故其相應回路的Igmax=(Ie為電機額定電流)②母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Igmax ③母線分段電抗器的Igmax應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需電流；④出線回路的Igmax除考慮線路正常負荷外，還應考慮事故時其它回路轉移過來的負荷。 按短路條件進行校驗(1)短路計算條件按短路條件校驗電氣設備的動、熱穩(wěn)定以及電器開斷能力時，必須采用流過設備最大可能的短路電流，為此作驗算用的短路電流應按下列條件確定：①容量和接線。按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃，其接線應按采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不考慮在切換過程中可能并列運行的接線方式。②短路的種類。一般按三相短路驗算。③短路計算點。校驗電器和載流導體時，必須在計算電路圖上確定電器和載流導體處于最嚴重情況的短路地點，這些地點稱為短路計算點。(2)短路計算時間選擇電氣設備時，除考慮上述計算條件外，還必須正確估計短路計算時間：斷路器的實際開斷時間tk，短路熱穩(wěn)定計算時間td。具體計算參照手冊進行。(3)短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設備產(chǎn)生了熱效應，滿足短路熱穩(wěn)定的一般條件是： Qre≥Qd 或 Ire2tre≥Qd (48)式中，Qre——電氣設備額定熱效應(KA2 S)； Qd——在短路熱穩(wěn)定計算時間內(nèi)，短路電流產(chǎn)生的熱效應(KA2 S)。(4)短路動穩(wěn)定校驗短路時，電氣設備承受的電動力效應決定于沖擊短路電流，為了校驗方便，制造部門通常用額定動穩(wěn)定電流，即通過的極限電流峰值來表示電器承受電動效應的能力，因此，滿足開關電器動穩(wěn)定的一般條件是 ide≥ich(3) (49)式中，ide——電氣設備的額定動穩(wěn)定電流(KA)； ich(3)——三相短路沖擊電流(KA)。高壓電氣設備選擇即校驗項目如下表所示[11]：表43 高壓電氣設備選擇及校驗項目設備名稱電壓(KV)電流(A)開斷電流(KA)短路電流穩(wěn)定其他校驗項目選擇性準確度及二次負