【正文】 。+30176。)〕 =Q= 〔Ssin(φ30176。)+ Ssin(φ+30176。)〕 = 〔(176。+30176。)+(49176。30176。)〕 =故B相負(fù)荷大，因此按B相負(fù)荷進(jìn)行校驗(yàn)：S==VA10KV側(cè)側(cè)七回進(jìn)線，主變兩臺(tái)，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(cè)量?jī)x表外，還用來做交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視。查表選用單項(xiàng)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(jì)費(fèi)用電能表，可用JDZJ110型電壓互感器，互感器的三項(xiàng)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(fù)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(fù)荷有公式計(jì)算得。P= S (φ30176。)= (176。30176。)=P=S sin(φ30176。)= sin(176。30176。)=B相負(fù)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(fù)荷大，因此按B相負(fù)荷進(jìn)行校驗(yàn)：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(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，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(dǎo)體有裸導(dǎo)體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級(jí)及要求不同，所使用導(dǎo)體的類型也不相同。敞露母線一般按導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式、導(dǎo)體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。1. 裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗(yàn)（1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對(duì)于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對(duì)鋁有較嚴(yán)重腐蝕場(chǎng)所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導(dǎo)體。回路正常工作電流在400A及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo)體。在400～8000A時(shí)，一般選用槽形導(dǎo)體。（2）配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)體的截面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。（3）當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對(duì)220KV及以下配電裝置，電暈對(duì)選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)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(dǎo)體按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。（1）按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體能在電路中最大持續(xù)工作電流Igmax應(yīng)不大于導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱的允許電流Iy即：Igmax≤kIy（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低，對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)Tmax將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度—經(jīng)濟(jì)電流密度（J），導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式：S = （3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面S，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。S≥Smm = （mm2）C — 熱穩(wěn)定系數(shù) 取I∞ — 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）tdz — 短路等值時(shí)間S（4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定必須滿足下列條件即：δmax≤δyδy — 母線材料的允許應(yīng)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(cè)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 1. 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算密度最低。不同種類的導(dǎo)體和不同的最大符合利用小時(shí)數(shù),將有一個(gè)計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，成為經(jīng)濟(jì)電流密度J。=4392，查參考書，得：經(jīng)濟(jì)電流密度J=／∴故選鋼芯鋁絞線軟母線2. 按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 當(dāng)環(huán)境溫度為38℃時(shí)，綜合校正系數(shù)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(yàn) 對(duì)110KV級(jí)以上裸導(dǎo)體，需要按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電壓應(yīng)大于最高工作電壓=δ,(相對(duì)粗糙系數(shù)=，氣象系數(shù)=，空氣相對(duì)密度δ=，導(dǎo)線場(chǎng)距=,導(dǎo)線半徑R=) =δ =() =由于(220KV),故所選母線滿足要求。二、110KV側(cè)1. 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇=4392，查參考書，得：經(jīng)濟(jì)電流密度J=／∴2. 按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 當(dāng)環(huán)境溫度為38℃時(shí)，綜合校正系數(shù)K=，查參考書，得，=545（環(huán)境溫度為38℃，最高允許溫度為80℃）根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》和《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考書》，不比進(jìn)行電暈電壓校驗(yàn)。三、10KV側(cè)1. 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇=4392，查參考書，得：經(jīng)濟(jì)電流密度J=／∴2. 按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 當(dāng)環(huán)境溫度為38℃時(shí)，綜合校正系數(shù)K=，查參考書，得，=545（環(huán)境溫度為38℃，最高允許溫度為80℃）根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》和《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考書》，不比進(jìn)行電暈電壓校驗(yàn)。第四章 變電站直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述直流系統(tǒng)為變電站的繼電保護(hù)，控制系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)控制UPS和事故照明等提供電源，近年來直流系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)備發(fā)展迅速，閥控鉛酸蓄電池，智能型高頻開關(guān)充電裝置，微機(jī)型絕緣監(jiān)控裝置等，具有安全可靠，技術(shù)和性能優(yōu)越等特點(diǎn)，促進(jìn)了直流系統(tǒng)的發(fā)展。一、直流系統(tǒng)接線根據(jù)《火力發(fā)電廠和變電所直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》，發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)應(yīng)采用單母線或單母線分段接線，單母線接線簡(jiǎn)單清晰，但可靠性和靈活性差，一般用在110KV以下的變電站：?jiǎn)文阜侄谓泳€可靠性較高，任一段母線出現(xiàn)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(shí)，應(yīng)根據(jù)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(shè)計(jì)的220KV及以下電壓等級(jí)的變電站，大多數(shù)為帶電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器，需要直流動(dòng)力合閘電源，在這種情況下滿足直流動(dòng)力回路電壓的要求，降低直流動(dòng)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(shè)計(jì)的變電站中多數(shù)采用了220V的直流電源系統(tǒng)。一般來說，當(dāng)直流電壓為220V時(shí)，若控制電纜在500m以內(nèi)，電纜截面面積不大于4mm2。就不會(huì)給電纜的接線帶來困難。當(dāng)直流電壓為110V時(shí)，若電纜長(zhǎng)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(hù)帶來困難；另外500KV變電站的控制對(duì)象多，距離遠(yuǎn)，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?；谏鲜黾夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)度較短和控制電纜的總量較小，或?yàn)槿珣魞?nèi)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(shè)分控室，二次設(shè)備分散布置，在主控室和分控室中都設(shè)有獨(dú)立的直流系統(tǒng)電源，則控制電纜的長(zhǎng)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(shí)，由于變電站的蓄電池組數(shù)多，所以降低每組蓄電池及其輔助設(shè)施的造價(jià)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(jù)本變電站的設(shè)計(jì)要求，本直流系統(tǒng)額定電壓選用220KV。三、蓄電池充電設(shè)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(guān)充電裝置。表41列出了兩類充電裝置的技術(shù)指標(biāo)。表41 晶閘管整流充電裝置與高頻開關(guān)充電裝置技術(shù)指標(biāo)參 數(shù)高頻開關(guān)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(shù)(%)～2穩(wěn)壓精度(%)177。177。2穩(wěn)流精度(%)177。177。2動(dòng)態(tài)響應(yīng)(Ps)≦200≧100000噪音(dB)40～5060效率(%)90～9560～70功率因數(shù)～質(zhì)量比1體積比1此外，模塊化的高頻開關(guān)充電裝置還具有模塊可獨(dú)立運(yùn)行、自動(dòng)均流、自動(dòng)限流、增容簡(jiǎn)單和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。第二節(jié) 直流饋電網(wǎng)絡(luò)發(fā)電廠（變電所）中，直流網(wǎng)絡(luò)的供電原則如下：主控室，就地操作的主配電裝置，各級(jí)電壓的廠用配電裝置和技術(shù)控制屏的控制信號(hào)回路，各自構(gòu)成單獨(dú)的雙回路型網(wǎng)供電，正常時(shí)開環(huán)運(yùn)行。各級(jí)電壓配電裝置的斷路器合閘線圈，應(yīng)單回路的環(huán)形供電。正常時(shí)開環(huán)運(yùn)行。合閘電纜的截面和計(jì)算長(zhǎng)度有關(guān)，對(duì)合閘電流較大的斷路器的大型屋外配電裝置的供電數(shù)量可加倍增加。事故照明網(wǎng)絡(luò)由設(shè)在主控室的專用事故照明屏供電。對(duì)于只裝有一組蓄電池的發(fā)電廠（變電所）設(shè)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(shè)置兩組事故照明屏。事故照明網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)由交流，事故時(shí)則自動(dòng)切換至直流供電。其他直流用電設(shè)備，如通信備用電源，主控室經(jīng)常照明及其電氣試驗(yàn)室等負(fù)荷，一般用單回路供電。第三節(jié) 直流系統(tǒng)方案擬定根據(jù)上述兩節(jié)關(guān)于直流系統(tǒng)的概述及設(shè)計(jì)要求，確定長(zhǎng)風(fēng)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(zhǎng)，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(yùn)行時(shí)分段開關(guān)斷開，以避免蓄電池組并列運(yùn)行；系統(tǒng)中不設(shè)置端電池。蓄電池型式及組數(shù)。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(dāng)一組蓄電池組因任何原因退出運(yùn)行時(shí)，由另一組全容量蓄電池組承擔(dān)全站直流負(fù)荷；另外，設(shè)置兩組全容量蓄電池組使對(duì)蓄電池組的充放電試驗(yàn)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(shù)量。采用模塊化高頻開關(guān)充電裝置，每段母線各配置一臺(tái)，共兩臺(tái)。通信電源。不設(shè)置專用的48V直流通信電源。故障期間不允許停電的通信設(shè)備由站用UPS供電，其余由交流市電供電，以簡(jiǎn)化直流系統(tǒng)，減少設(shè)備投資和維護(hù)成本。其余內(nèi)容不在本設(shè)計(jì)考慮范圍之內(nèi)，故不列出。根據(jù)所確定的直流系統(tǒng)方案繪出長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)220kV變電站直流系統(tǒng)接線圖，見附圖《長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)220kV變電站直流系統(tǒng)圖》。第四節(jié) 直流系統(tǒng)的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)直流系統(tǒng)的負(fù)荷按其供電特性可分為：經(jīng)常負(fù)荷、事故負(fù)荷和沖擊負(fù)荷。一、概念經(jīng)常負(fù)荷：系指在所有運(yùn)行狀態(tài)下，由直流母線不間斷供電的負(fù)荷。包括有：經(jīng)常接入的繼電器，信號(hào)燈，位置指示器和經(jīng)常直流照明燈。一般來說，經(jīng)常負(fù)荷在整個(gè)電流系統(tǒng)中的比重較小，且統(tǒng)計(jì)繁雜而又不準(zhǔn)確，為簡(jiǎn)化計(jì)算，根據(jù)調(diào)查系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)資料，將不同容量，不同機(jī)組及不同控制方式的變電站的經(jīng)常負(fù)荷列表151,152（參見《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)2》），共設(shè)計(jì)參考。事故負(fù)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(fù)荷，包括有：事故照明，汽機(jī)潤(rùn)滑油泵等。事故照明負(fù)荷的數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)電臺(tái)數(shù)，容量及整個(gè)變電所的具體情況而定，進(jìn)行估算沖擊負(fù)荷：斷路器合閘電流，應(yīng)考慮全所中合閘最大的一臺(tái)斷路器，或考慮常用備用電源自動(dòng)投入時(shí)實(shí)際同時(shí)合閘的斷路器的合閘電流總和，以大則作為計(jì)算值二、直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)經(jīng)常負(fù)荷：根據(jù)變電所設(shè)計(jì)的類型及其總量，經(jīng)查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)2》得知本設(shè)計(jì)直流負(fù)荷為： 事故負(fù)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(fù)荷。（1）事故照明負(fù)荷。參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 2》292頁表249，事故照明負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表42。表42 事故照明負(fù)荷統(tǒng)計(jì)照明場(chǎng)所計(jì)算功率(kW)主控制室2～3計(jì)算機(jī)室10kV室內(nèi)配電裝置2110kV室外配電裝置220kV室外配電裝置2總 計(jì)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(jì)算機(jī)和微處理機(jī)、巡回檢測(cè)裝置、重要儀表、自動(dòng)控制裝置和通信系統(tǒng)中不允許交流電源中斷的負(fù)荷。該UPS系統(tǒng)并不設(shè)置自己獨(dú)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(hù)。系統(tǒng)中設(shè)置主、從兩套UPS裝置，正常工作時(shí)由主UPS向負(fù)荷供電；主UPS退出運(yùn)行時(shí)由從UPS接替工作，主、從裝置不考慮并列運(yùn)行。參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 2》291頁表247，交流不間斷電源負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表43。表43 交流不間斷電源負(fù)荷統(tǒng)計(jì)負(fù)荷名稱計(jì)算功率(kW)微處理機(jī)2～3調(diào)度通信負(fù)荷2總 計(jì)功率(kW)4～5電流(A)18～沖擊負(fù)荷系指斷路器合閘時(shí)的短期沖擊電流及此時(shí)母線所承受的負(fù)荷電流（包括經(jīng)常與事故負(fù)荷）的總和。沖擊負(fù)荷中的斷路器合閘電流應(yīng)考慮全廠（所）中合閘電流最大的一臺(tái)斷路器或考慮廠用備用電源自動(dòng)投入時(shí)實(shí)際同時(shí)合閘的斷路器合閘電流之和，以較大者作為計(jì)算值。，可不按同時(shí)合閘考慮。如只有線路自動(dòng)重合閘的變電所只需考慮最大一臺(tái)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(jī)構(gòu)，分、合閘電流均較小，故沖擊負(fù)荷主要考慮站內(nèi)所有斷路器同時(shí)分