【正文】 。+30176。)〕 =Q= 〔Ssin(φ30176。)+ Ssin(φ+30176。)〕 = 〔(176。+30176。)+(49176。30176。)〕 =故B相負荷大，因此按B相負荷進行校驗：S==VA10KV側側七回進線，主變兩臺，有功電能表八只，有功功率表一只，無功功率表一只，母線電壓及頻率表一只，短路電流=,，電壓互感器除測量儀表外，還用來做交流電網絕緣監(jiān)視。查表選用單項串聯(lián)式電壓互感器，其額定電壓原繞組為10／，／。由于回路中有計費用電能表，可用JDZJ110型電壓互感器，互感器的三項總額定容量為150VA，電壓互互感器接線為Y,。由表求出不完全星型部分負荷為：S===S===φ=P／S=／= φ=176。φ=P／S=／= φ=62176。由于沒相上接有絕緣監(jiān)視電壓表，A相負荷有公式計算得。P= S (φ30176。)= (176。30176。)=P=S sin(φ30176。)= sin(176。30176。)=B相負荷為:P= 〔S (φ30176。)+ S (φ+30176。) 〕 = 〔(176。30176。)+(62176。+30176。)〕 =Q= 〔Ssin(φ30176。)+ Ssin(φ+30176。)〕 = 〔(176。+30176。)+(62176。30176。)〕 =故B相負荷大，因此按B相負荷進行校驗：S==VA所選互感器符合要求第六節(jié) 母線的選擇母線在電力系統(tǒng)中主要擔任傳輸功率的重要任務，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導體有裸導體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導體的類型也不相同。敞露母線一般按導體材料、類型和敷設方式、導體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進行選擇和校驗。1. 裸導體應根據具體使用情況按下列條件選擇和校驗（1）型式：載流導體一般采用鋁質材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機，變壓器出線端部，以及對鋁有較嚴重腐蝕場所，可選用銅質材料的硬裸導體?；芈氛９ぷ麟娏髟?00A及以下時，一般選用矩形導體。在400～8000A時，一般選用槽形導體。（2）配電裝置中軟導線的選擇，應根據環(huán)境條件和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導體的截面和導體的結構型式。（3）當負荷電流較大時，應根據負荷電流選擇導線的截面積，對220KV及以下配電裝置，電暈對選擇導體一般不起決定作用，故可采用負荷電流選擇導體截面。2. 母線及電纜截面的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導體按導體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導體截面，一般按經濟電流密度選擇。（1）按導體長期發(fā)熱允許電流選擇，導體能在電路中最大持續(xù)工作電流Igmax應不大于導體長期發(fā)熱的允許電流Iy即：Igmax≤kIy（2）按經濟電流密度選擇，按經濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低，對應不同種類的導體和不同的最大負荷年利用小時數Tmax將有一個年計算費用最低的電流密度—經濟電流密度（J），導體的經濟截面可由下式：S = （3）熱穩(wěn)定校驗：按上述情況選擇的導體截面S，還應校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。S≥Smm = （mm2）C — 熱穩(wěn)定系數 取I∞ — 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）tdz — 短路等值時間S（4）動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定必須滿足下列條件即：δmax≤δyδy — 母線材料的允許應力（硬鉛δy為69106P∞硬銅137106Pa，銅為157106Pa）提供電源，以獲得較高的可靠性。一、220KV側按經濟電流密度選擇 1. 按經濟電流密度選擇導體截面可使年計算密度最低。不同種類的導體和不同的最大符合利用小時數,將有一個計算費用最低的電流密度，成為經濟電流密度J。=4392，查參考書，得：經濟電流密度J=／∴故選鋼芯鋁絞線軟母線2. 按導體長期發(fā)熱允許電流選擇 當環(huán)境溫度為38℃時，綜合校正系數K=，查參考書，得，=545（環(huán)境溫度為38℃，最高允許溫度為80℃）3. 電暈電壓校驗 對110KV級以上裸導體，需要按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗，即裸導體的臨界電壓應大于最高工作電壓=δ,(相對粗糙系數=，氣象系數=，空氣相對密度δ=，導線場距=,導線半徑R=) =δ =() =由于(220KV),故所選母線滿足要求。二、110KV側1. 按經濟電流密度選擇=4392，查參考書，得：經濟電流密度J=／∴2. 按導體長期發(fā)熱允許電流選擇 當環(huán)境溫度為38℃時，綜合校正系數K=，查參考書，得，=545（環(huán)境溫度為38℃，最高允許溫度為80℃）根據《發(fā)電廠電氣部分》和《電力系統(tǒng)課程設計參考書》，不比進行電暈電壓校驗。三、10KV側1. 按經濟電流密度選擇=4392，查參考書，得：經濟電流密度J=／∴2. 按導體長期發(fā)熱允許電流選擇 當環(huán)境溫度為38℃時，綜合校正系數K=，查參考書，得，=545（環(huán)境溫度為38℃，最高允許溫度為80℃）根據《發(fā)電廠電氣部分》和《電力系統(tǒng)課程設計參考書》，不比進行電暈電壓校驗。第四章 變電站直流系統(tǒng)的設計第一節(jié) 概述直流系統(tǒng)為變電站的繼電保護，控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)自動控制UPS和事故照明等提供電源，近年來直流系統(tǒng)的技術和設備發(fā)展迅速，閥控鉛酸蓄電池，智能型高頻開關充電裝置，微機型絕緣監(jiān)控裝置等，具有安全可靠，技術和性能優(yōu)越等特點，促進了直流系統(tǒng)的發(fā)展。一、直流系統(tǒng)接線根據《火力發(fā)電廠和變電所直流系統(tǒng)設計技術規(guī)定》，發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)應采用單母線或單母線分段接線，單母線接線簡單清晰，但可靠性和靈活性差，一般用在110KV以下的變電站：單母分段接線可靠性較高，任一段母線出現故障或需要檢修都不影響供電，建議110KV、220KV、500KV、變電站采用單母線分段接線。二、直流系統(tǒng)額定電壓在確定變電站直流系統(tǒng)額定電壓時，應根據變電站的具體情況，找出影響直流電源系統(tǒng)額定電壓選擇的主要因素。以往設計的220KV及以下電壓等級的變電站，大多數為帶電磁操作機構的斷路器，需要直流動力合閘電源，在這種情況下滿足直流動力回路電壓的要求，降低直流動力電纜的投資，成為影響直流電源系統(tǒng)額定電壓選擇的主要因素，因此，以往設計的變電站中多數采用了220V的直流電源系統(tǒng)。一般來說，當直流電壓為220V時，若控制電纜在500m以內，電纜截面面積不大于4mm2。就不會給電纜的接線帶來困難。當直流電壓為110V時，若電纜長度超過250m，就要選用截面積為6 mm2 或10mm2的電纜，一般端子排只能連接截面面積不超過6mm的電纜芯，要連接截面積大的電纜芯就必須采取特殊的連接方式，這就給施工和維護帶來困難；另外500KV變電站的控制對象多，距離遠，電纜用量大，直流電壓采用110V加大了控制電纜的截面面積，必須大幅度增加有色金屬的消耗，增加了在控制電纜方面的投資。基于上述技術和經濟上的考慮，在220～500KV變電站采用集中控制的情況下，直流電源的額定電壓宜選220v若220KV變電站的規(guī)模小，控制電纜的單根長度較短和控制電纜的總量較小，或為全戶內的220KV變電站的情況下，直流電源系統(tǒng)的額定電壓采用110v是合理的。若500KV變電站采用500KV變電站在配電裝置上設分控室，二次設備分散布置，在主控室和分控室中都設有獨立的直流系統(tǒng)電源，則控制電纜的長度可大大縮短，滿足控制回路電纜電壓的要求不存在任何問題。此時，由于變電站的蓄電池組數多，所以降低每組蓄電池及其輔助設施的造價就顯得尤為突出。在這種情況下變電站的直流電源系統(tǒng)的額定電壓宜選110KV。根據本變電站的設計要求，本直流系統(tǒng)額定電壓選用220KV。三、蓄電池充電設備選擇變電站中廣泛使用的充電裝置主要為晶閘管整流充電裝置和高頻開關充電裝置。表41列出了兩類充電裝置的技術指標。表41 晶閘管整流充電裝置與高頻開關充電裝置技術指標參 數高頻開關充電裝置晶閘管整流充電裝置交流電源電壓(V)(1177。10%)380(1177。10%)380直流輸出電壓(V)（額定電壓110V/220V）90～160/180～32080～160/180～320輸出電流(A)5～3005～400工作頻率(Hz)20000～50000050紋波系數(%)～2穩(wěn)壓精度(%)177。177。2穩(wěn)流精度(%)177。177。2動態(tài)響應(Ps)≦200≧100000噪音(dB)40～5060效率(%)90～9560～70功率因數～質量比1體積比1此外，模塊化的高頻開關充電裝置還具有模塊可獨立運行、自動均流、自動限流、增容簡單和維護方便等優(yōu)點。第二節(jié) 直流饋電網絡發(fā)電廠（變電所）中，直流網絡的供電原則如下：主控室，就地操作的主配電裝置，各級電壓的廠用配電裝置和技術控制屏的控制信號回路，各自構成單獨的雙回路型網供電，正常時開環(huán)運行。各級電壓配電裝置的斷路器合閘線圈，應單回路的環(huán)形供電。正常時開環(huán)運行。合閘電纜的截面和計算長度有關，對合閘電流較大的斷路器的大型屋外配電裝置的供電數量可加倍增加。事故照明網絡由設在主控室的專用事故照明屏供電。對于只裝有一組蓄電池的發(fā)電廠（變電所）設置一塊事故照明屏，裝有兩組蓄電池的發(fā)電廠（變電所）。則設置兩組事故照明屏。事故照明網絡正常時由交流，事故時則自動切換至直流供電。其他直流用電設備，如通信備用電源，主控室經常照明及其電氣試驗室等負荷，一般用單回路供電。第三節(jié) 直流系統(tǒng)方案擬定根據上述兩節(jié)關于直流系統(tǒng)的概述及設計要求，確定長風小區(qū)220kV變電站直流系統(tǒng)方案如下：直流系統(tǒng)額定電壓。由于該變電站220kV及110kV配電裝置為室外布置，控制距離較長，為選用截面積較小的控制電纜以減少投資，直流系統(tǒng)額定電壓采用220V。直流系統(tǒng)接線方式。采用單母線分段接線方式，正常運行時分段開關斷開，以避免蓄電池組并列運行；系統(tǒng)中不設置端電池。蓄電池型式及組數。采用兩組全容量GFM系列閥控式密閉鉛酸蓄電池組，每段母線各配置一組，保證當一組蓄電池組因任何原因退出運行時，由另一組全容量蓄電池組承擔全站直流負荷；另外，設置兩組全容量蓄電池組使對蓄電池組的充放電試驗不影響直流母線的正常工作，在很大程度上提高了系統(tǒng)的可靠性。充電裝置型式及數量。采用模塊化高頻開關充電裝置，每段母線各配置一臺，共兩臺。通信電源。不設置專用的48V直流通信電源。故障期間不允許停電的通信設備由站用UPS供電，其余由交流市電供電，以簡化直流系統(tǒng)，減少設備投資和維護成本。其余內容不在本設計考慮范圍之內，故不列出。根據所確定的直流系統(tǒng)方案繪出長風小區(qū)220kV變電站直流系統(tǒng)接線圖，見附圖《長風小區(qū)220kV變電站直流系統(tǒng)圖》。第四節(jié) 直流系統(tǒng)的負荷統(tǒng)計直流系統(tǒng)的負荷按其供電特性可分為：經常負荷、事故負荷和沖擊負荷。一、概念經常負荷：系指在所有運行狀態(tài)下，由直流母線不間斷供電的負荷。包括有：經常接入的繼電器，信號燈，位置指示器和經常直流照明燈。一般來說，經常負荷在整個電流系統(tǒng)中的比重較小，且統(tǒng)計繁雜而又不準確，為簡化計算，根據調查系統(tǒng)統(tǒng)計資料，將不同容量，不同機組及不同控制方式的變電站的經常負荷列表151,152（參見《電力工程設計手冊2》），共設計參考。事故負荷：系指變電所失去交流電源，全所停電狀態(tài)下，必須由直流系統(tǒng)供電的負荷，包括有：事故照明，汽機潤滑油泵等。事故照明負荷的數值應根據機電臺數，容量及整個變電所的具體情況而定，進行估算沖擊負荷：斷路器合閘電流，應考慮全所中合閘最大的一臺斷路器，或考慮常用備用電源自動投入時實際同時合閘的斷路器的合閘電流總和，以大則作為計算值二、直流負荷統(tǒng)計經常負荷：根據變電所設計的類型及其總量，經查《電力工程設計手冊2》得知本設計直流負荷為： 事故負荷：系指發(fā)電廠或變電站失去交流電源，全廠或全所停電的情況下必須由直流系統(tǒng)供電的負荷。（1）事故照明負荷。參考《電力工程電氣設計手冊 2》292頁表249，事故照明負荷統(tǒng)計見表42。表42 事故照明負荷統(tǒng)計照明場所計算功率(kW)主控制室2～3計算機室10kV室內配電裝置2110kV室外配電裝置220kV室外配電裝置2總 計功率(kW)～電流(A)～（2）交流不間斷電源。變電站專用交流不間斷電源系統(tǒng)（UPS）主要用于電子計算機和微處理機、巡回檢測裝置、重要儀表、自動控制裝置和通信系統(tǒng)中不允許交流電源中斷的負荷。該UPS系統(tǒng)并不設置自己獨立的蓄電池組，由站用交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)分別提供交流和直流電源，以便系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和維護。系統(tǒng)中設置主、從兩套UPS裝置，正常工作時由主UPS向負荷供電；主UPS退出運行時由從UPS接替工作，主、從裝置不考慮并列運行。參考《電力工程電氣設計手冊 2》291頁表247，交流不間斷電源負荷統(tǒng)計見表43。表43 交流不間斷電源負荷統(tǒng)計負荷名稱計算功率(kW)微處理機2～3調度通信負荷2總 計功率(kW)4～5電流(A)18～沖擊負荷系指斷路器合閘時的短期沖擊電流及此時母線所承受的負荷電流（包括經常與事故負荷）的總和。沖擊負荷中的斷路器合閘電流應考慮全廠（所）中合閘電流最大的一臺斷路器或考慮廠用備用電源自動投入時實際同時合閘的斷路器合閘電流之和，以較大者作為計算值。，可不按同時合閘考慮。如只有線路自動重合閘的變電所只需考慮最大一臺斷路器的合閘電流。由于本變電站斷路器采用液壓或彈簧操作機構，分、合閘電流均較小，故沖擊負荷主要考慮站內所有斷路器同時分