【導(dǎo)讀】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，某市需新建一110kV中心變電所。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)110kV一次降壓變電所。環(huán)境下變電所的一般設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路、過(guò)程，為將來(lái)從事實(shí)際工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。1選擇變電所主變臺(tái)數(shù)、容量及型式；3進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算；4對(duì)必須的防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；5選擇和校驗(yàn)所需的電氣設(shè)備。1根據(jù)已給出的技術(shù)參數(shù)與條件，提出兩個(gè)以上的主接線方案，并優(yōu)選出一個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)；4對(duì)設(shè)備和器件選擇進(jìn)行表冊(cè)，并作出技術(shù)評(píng)估和改進(jìn)意見(jiàn)；5寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，其中須附有200字左右的中、英文摘要。根據(jù)企業(yè)平面布局圖確定變電所位置；北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20xx. 北京:水利電力出版社，1984. 根據(jù)變電所的總負(fù)荷選擇主變壓器，同時(shí)根據(jù)主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求，其次進(jìn)行短路電流計(jì)算，從三相短路計(jì)算中得到當(dāng)短路發(fā)生在各電壓等級(jí)的母線時(shí)，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。再根據(jù)計(jì)算結(jié)果及各電壓等級(jí)的額定電壓和最大持續(xù)工。能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

　　

【正文】 2． 按選好的設(shè)計(jì)接線方式畫(huà)出等值 網(wǎng)絡(luò)圖； （ 1）在網(wǎng)絡(luò)圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負(fù)荷之路，線路電容，各元件電阻； (2）選取基準(zhǔn)容量 和基準(zhǔn)電壓 Ub（一般取各級(jí)的平均電壓） 基準(zhǔn)有四個(gè)，即基準(zhǔn)容量（ SB）、基準(zhǔn)電流（ IB）、基準(zhǔn)電壓（ UB）和基準(zhǔn)阻抗（ ZB）。在此計(jì)算中，選取基準(zhǔn)容量SB=1000MVA，基準(zhǔn)電壓 UB 為各電壓級(jí)的平均額定電壓（ 115kV、 37kV、 ）。選定基準(zhǔn)量后，基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)阻抗便已確定： 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 12 基準(zhǔn)電流： 3BB BSI U? 基準(zhǔn)阻抗：2BB BUZ S? ； (3) 將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗 ， 系統(tǒng) S或發(fā)電廠 G 的等效電抗標(biāo)幺值： BSSSSXXS? ? 或 BGGGSXXS? ? （ ） 式中 S 、 GS —— 系統(tǒng)或發(fā)電廠的容量， MVA； SX 、 GX —— 系統(tǒng)或發(fā)電廠以其本身容量為基準(zhǔn)的等效電抗標(biāo)幺值。 （ 4） 線路電抗標(biāo)幺值： *02BL BSX X LU? （ ） 式中 0X —— 線路單位長(zhǎng)度的電抗值，其中，單根導(dǎo)線為 ，二分裂導(dǎo)線為； L —— 線路的長(zhǎng)度， km。 （ 5） 變壓器電抗標(biāo)幺值： 本設(shè)計(jì)中主變?yōu)槿@組，已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分?jǐn)?shù)，即 (1 2)%KU — 、(1 3 %KU — ） 、 (2 3 %KU — ） 。則可求出高、中、低壓繞組的短路電壓百 分?jǐn)?shù)，分別為 1 ( 1 2 ( 1 3 ( 2 31% ( % % % )2K K K KU U U U? ? ?— ） — ） — ） （ ） 2 ( 1 2 ( 2 3 ( 1 31% ( % % % )2K K K KU U U U? ? ?— ） — ） — ） （ ） 3 ( 1 3 ( 2 3 ( 1 21% ( % % % )2K K K KU U U U? ? ?— ） — ） — ） （ ） 再按與雙繞組變壓器相似的計(jì)算公式求變壓器高、中、低壓繞組的電抗標(biāo)幺值，分別為 11%100KBTTUSX S? ?? （ ） 22% 100KBTTUSX S? ?? （ ） 33%100K BTTU SX S? ?? （ ） （ 6） 由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3． 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，即轉(zhuǎn)移電抗； 4． 求其計(jì)算電抗； 5． 由運(yùn)算曲線查出短路電流的標(biāo)么值； 6． 計(jì)算有名值和短路容量； 7． 計(jì)算短路電流的沖擊值； (1) 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 13 標(biāo)幺值： jdid III ? 有名值： djdi III *? (2) 計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： 39。39。IVS j? 短路電流沖擊值： 39。39。 IIcj ? 8． 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表 。 短路電流的計(jì)算 基準(zhǔn)值選取 SB=100MVA,UB為各側(cè)的平均額定電壓 ： U12％ = U13％ =18 U23％ = U1％ =21 (+)=11 U2％ =21 (+)= U3％ =21 (+)=7 2． 電抗標(biāo)么值 ： X1= 5010010011100 %1 ???? SSU NB X2= 50100100 %2 ?????? SSU NB X3= 501001007100 %3 ???? SSU NB 3． 站用變壓器的計(jì)算 ： Ud%=4 X4= % ???? SU Bd 4． 系統(tǒng)等值電抗計(jì)算 110kV 母線側(cè)： XS1=r1l12BBUS=65 2115100= 水電廠側(cè) : XS2=21 r2l22BBUS=21 20 = 火電廠側(cè)： 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 14 Xs3= r3l32BBUS=65 2115100= X 水 == X 火 == 短路點(diǎn)的確定 及其計(jì)算 在此 變電所 設(shè)計(jì)中，電壓等級(jí)有 四個(gè)，等值網(wǎng)絡(luò)圖如 圖 41 所示 ： 圖 41等值網(wǎng)絡(luò)圖 1． 短路點(diǎn) k1的計(jì)算 見(jiàn)圖 42 圖 42 k1 點(diǎn) 等值網(wǎng)絡(luò)圖 短路回路總電抗為 ： ?X = ??? 電源總額定容量 ： ?X = + ? = 計(jì)算電抗 ： Xjs= ? 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 15 X” *= ?jsX I” = = Ish= = Ich= I” = = S” = M V 8 51 1 ??? 2． 短路點(diǎn) k2的計(jì)算 見(jiàn)圖 43 圖 43 k2 點(diǎn) 等值網(wǎng)絡(luò)圖 短路回路總電抗為 ： ?X = ?? 電源總額定 容量 ： ?NX = + ? = 計(jì)算電抗 ： Xjs= ? X” *= ?XjskA ???NZI kA I” = = Ish= = Ich= I” = = S” = M V 7 ??? 3． 短路點(diǎn) k3的計(jì)算 見(jiàn)圖 44 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 16 圖 44 k3 點(diǎn)等值網(wǎng)絡(luò) 圖 短路回路總電抗為 ： ?X = 電源總額定容量 ： ?NX = + ? = 計(jì)算電抗 ： Xjs= X” *= ?jsX ???NZI kA I” = = Ish= = Ich= I” = = S” = M V ??? (1) 短路點(diǎn) k4的計(jì)算 見(jiàn)圖 45 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 17 圖 45 k4點(diǎn)等值網(wǎng)絡(luò)圖 短路回路總電抗為 ： X? =42+=41 電源總額定容量 ： ?NX = + ? = 計(jì)算電抗 : Xjs=41 ? X” *= ?jsX ???NZI kA I” = = Ish= = Ich= I” = = S” = M V ??? 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果： 表 4． 1 短路電流計(jì)算結(jié)果 數(shù)值 各量 X” *(kA) I” (kA) Ish(kA) Ich(kA) S” (MVA) 110kV 35kV 10kV 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 18 5 電氣設(shè)備的選擇 導(dǎo)體和電氣的選擇，必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到 技術(shù)先進(jìn)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 電氣設(shè)備選擇的一般原則 1． 應(yīng)滿(mǎn)足正常運(yùn)行 、 檢修 、 短路和過(guò)電壓狀態(tài)下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展 。 2． 應(yīng)力求安全使用 、 技術(shù)先進(jìn) 、 質(zhì)量合格和經(jīng)濟(jì)合理 。 3． 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件長(zhǎng)期工作條件下選擇，按 短路條件下校驗(yàn)，保證任何過(guò)電壓情況下能正常運(yùn)行 。 4． 應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致 。 5． 選擇同類(lèi)設(shè)備的品種不宜過(guò)多 。 6． 選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)正式鑒定合格。 在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 電氣設(shè)備選擇的一般技術(shù)條件 選擇的導(dǎo)體和電氣應(yīng)能在正常工作的條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流等情況下保持可靠運(yùn)行。 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 1． 額定電壓 電器允許最高工作電壓（ almU ）不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓（ SmU ），即 almU ≥SmU 。一般情況下，可按電器的額定電壓（ NU ）不低于裝設(shè)地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓（ NSU ）的條件選擇，即 NU ≥ NSU 。 2． 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流（ NI ），即在額定周?chē)鷾囟龋?0? ）下的長(zhǎng)期允許電流，考慮實(shí)際溫度后， 應(yīng)不小于回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流（ maxI ），即 ： NKI ≥ maxI 或 alKI ≥ maxI () 式中 K —— 綜合校正系數(shù)。 以下列出主要回路的最大持續(xù)工作電流的計(jì)算公式： 變壓器回路： m a x 1. 05 1. 05 ( 3 )TN TN TNI I S U?? () 母線回路：中低壓母線，取母線上最大一臺(tái)主變的最大持續(xù)工作電流； 高壓母線 ： m a x ( ) 3 )TN NI n S S S U? ? ?穿 越 高 壓 負(fù) 荷 （ () 出線回路： 單回線 ： m a x m a x 3 c os ) (1 % )NI P U ????遠(yuǎn) （ () 雙回線 ： m a x m a x0. 8 3 c os ) ( 1 % )NI P U ???? 遠(yuǎn) （ () 分段回路： 某市 110kV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì) 19 m ax ( ) TNII? — () 母聯(lián)回路：取母線上最大一臺(tái)主變的最大持續(xù)工作電流。 3． 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn) 海拔條件：海 拔在 1000m 以下時(shí)，可不考慮海拔條件；海拔在 1000m 及以上時(shí)，需考慮海拔對(duì)電氣設(shè)備選擇的影響。 溫度條件：我國(guó)電氣設(shè)備使用的額定環(huán)境溫度分別為 +40℃ 和 +35℃ 。不同安裝地區(qū)有不同的實(shí)際溫度，表 5． 1 列出了電氣設(shè)備環(huán)境溫度的確定方法，后面數(shù)據(jù)是本所實(shí)際環(huán)境溫度。 表 電氣設(shè)備在不同安裝場(chǎng)所的實(shí)際環(huán)境溫度 電氣設(shè)備 安裝場(chǎng)所 實(shí)際環(huán)境溫度 0? （ ℃ ） 本所對(duì)應(yīng)數(shù)值 （ ℃ ） 裸導(dǎo)體 屋外 最熱月平均最高溫度 30 屋內(nèi) 最熱月平均最高溫度 +5 35 電器 屋外 年最高溫度 40 屋內(nèi) 最熱月平均最高溫度 +5 35 其它條件：電氣設(shè)備的選擇中，有些設(shè)備還要考慮到日照、風(fēng)速、冰雪、污穢等環(huán)境條件的影響。 按短路情況校驗(yàn) 1． 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： S ≥ min KSS Q K C? () 式中 S 、 minS —— 導(dǎo)體的實(shí)際截面、允許最小截面， 2mm ； kQ —— 短路熱效應(yīng)， （ kA） 2s； SK —— 導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)； C —— 熱穩(wěn)定系數(shù)。 電器熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： 2tIt? ≥ KQ () 式中 tI —— t 秒時(shí)的短路電流， kA； 2． 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 導(dǎo)體動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件： esi ≥ shi 或 esI ≥ shI () 式中 esi （ esI ） —— 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（有效值）， kA； shi （ shI ） —— 短路沖擊電流峰值（有效