【導(dǎo)讀】變電站按照其升降電壓的不同分為升壓變電站和降壓變電站兩大類。遠(yuǎn)方，這種變電站通常與發(fā)電廠聯(lián)系在一起；降壓變電站與負(fù)荷中心比較靠近，將高壓電通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合的低壓電。通常變電站是由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室等組成的。時(shí)附有1張電氣主接線圖加以說明。該變電站設(shè)有2臺(tái)主變壓器，站內(nèi)主接線分。三個(gè)電壓等級(jí)均單母分段的接線方式。在保證供電可靠性。的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)計(jì)到位，減少了投資，并為變電站的安全穩(wěn)定供電提供了保障。關(guān)鍵詞：110KV變電站，短路電流，高壓電氣設(shè)備，防雷保護(hù)。

　　

【正文】 第三 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 18 ?cos 。 由于方案二與方案三都選用同樣兩臺(tái)型號(hào)相同的主變，故主變的年電能損耗相同。 架空輸電線路的年電能損耗。 LKPm??? ????????????? (37) 式中 mP 為通過線路的最大持續(xù)功率， L 為線路長(zhǎng)度， K 為線路有功損耗系數(shù)。方案二與方案三中都從距變電所 6KM處的系統(tǒng)變電所用 35KV雙回架空線路向帶設(shè)變電所供電。故其 mP 、 L、 K相同，即架空輸電線路的年電能損耗相同。 由于 U= ZU + AU? 當(dāng)損耗費(fèi)用相同時(shí)， ZU 大的年運(yùn)行費(fèi)高，故方案二與方案三相比，方案二的經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。而且近年來 ，系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)接線的可靠性有了較大提高，220KV 以下電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)是逐步實(shí)現(xiàn) N1 或 N2 的配置，這樣有計(jì)劃地進(jìn)行設(shè)備檢修，不會(huì)對(duì)用戶的供電產(chǎn)生影響，不需要通過旁路斷路器來代替檢修斷路器；由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷出現(xiàn)，例如現(xiàn)在廣泛采用的 6SF 斷路器，真空斷路器，運(yùn)行可靠性大幅度提高，使旁路母線的使用幾率也在逐年下降；由于現(xiàn)今的變電站都有向無人值班方式設(shè)計(jì)趨勢(shì)，旁路母線給無人值班帶來不便，故新建工程中基本 上不再采用帶旁路母線的接線方式，所以經(jīng)綜合分析比較后，最終確定方案二為該變電所的電氣主接線方式，即 35KV 部分采用內(nèi)橋接線，10KV 低壓部分采用單母分段接線方式。如下圖 32 所示： 圖 32 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 19 34 所用電的設(shè)計(jì) 341 所用電設(shè)計(jì)的要求 變電所用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運(yùn)行和設(shè)備的可靠。 最近幾年設(shè)計(jì)的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用晶閘管整流或復(fù)式整流裝置取得直流電源，這就要求交流所用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩個(gè)電源。其電源的引入方式有內(nèi)接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖 23所示： 圖 33（ a） 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 20 圖 33（ b） 圖 33（ c） 其中 圖 33（ a）兩臺(tái)所用變均從外部電源引進(jìn)，其供電可靠性最高，但由于接入電源電壓較 高（ 35KV） ,投資成本也較大；圖 33（ c）的所用變投資成本最低但其可靠性較低； 圖 33（ b）的所用電源接入形式，當(dāng)該變電站的兩臺(tái)主變壓河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三 章 電氣主接線設(shè)計(jì) 21 器都發(fā)生故障時(shí)，一號(hào)所用變有外電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低于 圖 33（ a），是在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟(jì)方案。因此本變電所的所用變接線形式如 圖 33（ b）所示。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 22 第四章 短路電流的計(jì)算 41 短路的基本知識(shí) 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行時(shí)的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù) 值可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。因此，在變電所設(shè)計(jì)中必須全面地考慮短路故障的各種影響。 變電所中各種電器設(shè)備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動(dòng)力的影響而損壞。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應(yīng)有足夠的過電流倍數(shù)；母線校驗(yàn)短路時(shí)要能承受最大應(yīng)力；接地裝置的選擇也與短路電流的大小有關(guān)等。 短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運(yùn)行方式時(shí)必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時(shí)還會(huì)出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點(diǎn)處尤為嚴(yán)重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護(hù)設(shè)備安全，繼電保護(hù)裝置必須整定 在主回路通過短路電流時(shí)準(zhǔn)確動(dòng)作。 由于上述原因，短路電流計(jì)算稱為變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時(shí)通常用三相短路電流，校驗(yàn)繼電保護(hù)動(dòng)作靈敏度時(shí)用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設(shè)計(jì)主要計(jì)算三相短路電流。 42 計(jì)算短路電流的目的 短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后要盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方 面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計(jì)算短路電流的方法。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 23 短路電流計(jì)算具體目的是： （ 1） 選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)是以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的。 （ 2） 繼電保護(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中繼電保護(hù)配置以及繼電保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對(duì)電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運(yùn)行方式的短路計(jì)算。 （ 3） 電氣主接線方案的比較和選擇。在 發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計(jì)中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟(jì)的方案，因此，在比較和評(píng)價(jià)方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。 （ 4） 通信干擾。在設(shè)計(jì) 110KV 及以上電壓等級(jí)的架空輸電線時(shí)，要計(jì)算短路電流，以確定電力線對(duì)臨近架設(shè)的通信線是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。 （ 5） 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距。在 500KV 配電裝置中，普遍采用分裂導(dǎo)線做軟導(dǎo)線。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，分裂導(dǎo)線在巨大的短路電流作用 下，同相次導(dǎo)線間的電磁力很大，使導(dǎo)線產(chǎn)生很大的張力和偏移，在嚴(yán)重情況下，該張力值可達(dá)故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對(duì)導(dǎo)線、絕緣子、架構(gòu)等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構(gòu)受力，工程上要按最大可能出現(xiàn)的短路電流確定分裂導(dǎo)線間隔的安裝距離。 （ 6） 此外，短路電流計(jì)算還有很多其他目的，如確定中性點(diǎn)的接地方式，驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺，輸電線路分裂導(dǎo)線間隔棒所承受的向心壓力等。 43 短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè) 考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行準(zhǔn)確的短路計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解 決大部分實(shí)際問題，并不要求十分精確的計(jì)算結(jié)果。例如，選擇效驗(yàn)電氣河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 24 設(shè)備時(shí)，一般只需近似計(jì)算通過該設(shè)備的最大可能的三相短路電流值。為簡(jiǎn)化計(jì)算，實(shí)用中多采用近似計(jì)算方法。這種近似計(jì)算法在電力工程中被稱為短路電流實(shí)用計(jì)算。它是建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上的，其計(jì)算結(jié)果稍偏大。短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)如下： （ 1） 短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對(duì)稱的三相系統(tǒng)。 （ 2） 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電勢(shì)的相角在短路過程中都相同，頻率與正常工作時(shí)相同。 （ 3） 變壓器的勵(lì)磁電流和電阻、架空線的電阻和相對(duì)地電容均略去，都用純電抗表示。次假設(shè)將復(fù)數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn) 算。 （ 4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即各元件的參數(shù)不隨電流而變化，計(jì)算可應(yīng)用疊加原理。 （ 5） 對(duì)負(fù)荷只作近似估計(jì)，由于負(fù)荷電流一般比短路電流小得多，近似計(jì)算中，對(duì)離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)的負(fù)荷忽略不計(jì)，只考慮在短路點(diǎn)附近的大容量電動(dòng)機(jī)對(duì)短路電流的影響。 （ 6） 短路故障時(shí)金屬性短路，即短路點(diǎn)的阻抗為零。 短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)的縱向故障。電力系統(tǒng)中僅有一處出現(xiàn)故障稱簡(jiǎn)單故障，若同時(shí)有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復(fù)雜故障。 44 短路電流的計(jì)算 對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的短路電流，從 50年代以來，我國(guó)電力部 門曾長(zhǎng)期采用從前蘇聯(lián)引進(jìn)的一種運(yùn)算曲線來計(jì)算任意時(shí)刻的短路電流。所謂運(yùn)算曲線，是按我國(guó)電力系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)得到汽輪發(fā)電機(jī)的參數(shù)，逐個(gè)計(jì)算在不同阻抗條件下，某時(shí)刻 t的短路電流，然后取所有這些短路電流的平均值，作為運(yùn)行曲線在某時(shí)刻 t和計(jì)算電抗 Xjs 情況下的短路電流值。運(yùn)算曲線包括兩種方法，即同一變化法和個(gè)別變化法。 本題目中采用 同一變化法對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 25 441 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 442 參數(shù)計(jì)算 選擇基準(zhǔn)值： SB =1000MVA； UB =Uav ； IB = USBB3 。 選擇短路計(jì)算點(diǎn)：在等值網(wǎng)絡(luò)中選 3 個(gè)短路點(diǎn)， 110KV 母線（ d1 處）， 35KV 母線（ d2 處）， 10KV母線（ d3 處）在圖 1— 4— 1 中已分別標(biāo)出。 443 短路電流的計(jì)算 電力系統(tǒng)示意圖如下： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 26 參數(shù)計(jì)算： 選取基值： SB=1000MVA； UB=Uav； IB= USBB3 。 110KV： IB=11531000?= 35KV： IB=3731000?= 10KV： IB=?= 線路阻抗 ： x0= km/? USxxBBl l 20*? S2 —— 乙段 xl*1 = 10 11521000 = S1 —— 乙段 xl*2 = 70 11521000 = S1 —— 甲段 xl*3 = 50 11521000 = 市 —— 甲段 xl*4 = 1011521000= 市 —— 系段 xl*5 = 10 11521000= 對(duì)于 S1 ： xsmax*1 = SSx ss B11= 15001000 = xsmin*1 = SSx ss B11= 13001000 = 對(duì)于 S2 ： xsmax*2 = SSx ss B22= 2020000 = xsmin*2 = SSx ss B22= 1701000 = 主變： xT*1 = SSUUUNB10 02 %%% 323121 ??? ??? = 10 002 ???? = 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 27 xT*2 = SSUUUNB10 02 %%% 313221 ??? ??? = 10 002 ???? ? 0 xT*3 = SSUUUNB10 02 %%% 213132 ??? ??? = 10 002 ???? = 作系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖并化簡(jiǎn)，如下圖所示： E1 E2 2lx 1lx 5lx 1Tx k1 4Tx 3lx 4lx 1Tx 4Tx k3 E1 k1 k2 k3 E2 短路點(diǎn)的選擇如上圖所示 K1 點(diǎn)短路電流的計(jì)算 E1 k1 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 短路電流的計(jì)算 28 有源網(wǎng)絡(luò)并聯(lián) 注： Y?? 公式： xxx xxxacbcabacaba ??? ? xxx xxxacbcabbcabb ?? ?? xx