【正文】 第三節(jié) 電氣總平面布置 一、電氣總平面布置的要求 充分利用地形，方便運(yùn)輸、運(yùn)行、監(jiān)視和巡視等； 出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線； 符合外部條件，安全距離要符合要求。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個(gè)回路合用一個(gè)間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的5%，但其耗鋼 多，安裝檢修及運(yùn)行縱條件均較差，一般適用下列情況： 1）配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)； 2）原有配電裝置需要擴(kuò)速，而場(chǎng)地受到限制； 3）場(chǎng)地狹窄或需要大量開(kāi)挖。這種布置是我國(guó)屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運(yùn)行方面和安裝槍修方面積累了 共 48 頁(yè) 第 29 頁(yè) 比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。 本變電所三個(gè)電壓等級(jí)：即 220KV、 110KV、 10KV 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定，110KV 及以上多為屋外配電裝置， 35KV 及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所 220KV及 110KV 采用屋外配電裝置， 10KV 采用屋內(nèi)配電裝置。 配電裝置的設(shè)計(jì)原則： 1）節(jié)約用地； 2）運(yùn)行安全和操作巡視方便； 3）考慮檢修和安裝條件； 4）保證導(dǎo)體和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運(yùn)行； 5）節(jié)約三材，降低造價(jià)； 6）安裝和擴(kuò)建方便。 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：①由于允許安全凈距小可以分層布置，故占地面積較??；②維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣侯影響；③外界污穢空氣對(duì)電氣設(shè)備影響較小，可減少維護(hù)工作量；④房屋建筑投資大。 共 48 頁(yè) 第 26 頁(yè) 第七章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 第一節(jié) 概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。 二、主變壓器的后備保護(hù) 過(guò)流保護(hù) 為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過(guò)電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，作為差 動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，所以需裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。 為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失 ，保證 系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，故變壓器應(yīng)裝設(shè)一序列的保護(hù)裝置。 共 48 頁(yè) 第 25 頁(yè) 變壓器的故障可分為內(nèi)部和外部?jī)煞N故障。而原始資料可知，補(bǔ)償裝置主要補(bǔ)償負(fù)荷的無(wú)功容量及平衡主變損耗。 4）并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置：并聯(lián)電容器是無(wú)功負(fù)荷的主要電源之一。 2）串聯(lián)電容 補(bǔ)償裝置：在長(zhǎng)距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定度。 所以，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷都在各級(jí)電壓電網(wǎng)中的變電所和用戶處逐 級(jí)補(bǔ)償，就地平衡，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定，以 35 千伏及以上電壓等級(jí)直接供電的工業(yè)負(fù)荷，功率因數(shù)不得低于 。因此，需要由系統(tǒng)中各類無(wú)功電源供給的無(wú)功功率為總有功功率的 1~2 倍。 所用變壓器容量按下式計(jì)算： S≥ K1∑ P1+∑ P2 S — 所用變壓器容量（ KVA） ∑ P1 — 所用動(dòng)力負(fù)荷之和（ KW） K1 — 所用動(dòng)力負(fù)荷換算系數(shù)，一般取 K1 = ∑ P2 — 電熱及照明負(fù)荷之和（ KW） 所用電的接線方式，在主接線設(shè)計(jì)中，選用為單母分段接線，選 兩臺(tái)所用變壓器互為備用，每臺(tái)變壓器容量及型號(hào)相同，并且分別接在不同的母線上。由于本次設(shè)計(jì)的變電所，采用兩臺(tái) 150MVA的主變壓器，故采用兩臺(tái)所用變壓器，互為備用。 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。 回路正常工作電流在 400A 及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo)體。 220KV 及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。因此需要外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，即： Fy≥ Lα 107N 對(duì)于瓷絕緣的母線型電流互感器（如 LMC 型）可按下式校驗(yàn) Fy≥ iy2 Ljsα 10 7N 在滿足額定容量的條件下，選擇二次連接導(dǎo)線的允許最小截面為： S≥ PLjsZe2(Vy+Vj+Vc) m2 二、電壓互感器的選擇 電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和容量 電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差最大值。電流互感器的 10%誤差曲線就是在保證電流互感器 誤差不超過(guò) 10%的條件下，一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗 Z2f 關(guān)系曲線。對(duì)三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制； 4） 6~220KV 電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器； 5）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路有關(guān)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 2）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。 按額定電流選擇 （ 1）熔管額定電流選擇：為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流 Ierg 應(yīng)大于熔化的額定電流 Iert 即： Ierg≥ Iert （ 2）熔體額定電流選擇：為了防止熔體在通過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外 的短路可按下式選擇 即： Iert = kIgmax 用于保護(hù)電力電容的高壓熔斷器熔體： 即： Iert = kIec k— 可靠系數(shù) (一臺(tái)電力電容時(shí) k =~，一組電力電容器時(shí) k =~)。 第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇 熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它 用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備免受過(guò)載和短路電流的損害。 送電： 首先合上母線隔離開(kāi)關(guān)（ M6） 其次合上線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)（ X6）最后合上斷路器，停電則與上述相反。真空斷路器只適應(yīng)于 10KV 電壓等級(jí)， 10KV 采用真空斷路器。 按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 2）電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 Q 0 下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流 Iy 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 Igmax 即 Iy≥ Igmax 由于變壓器在電壓降低 5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 Igmax = （ Ie 為電器額定電流）。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)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)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 四、基準(zhǔn)值 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量： Sj = 100MVA 基準(zhǔn)電壓： Vg（ KV） 115 230 基準(zhǔn)電流 Ij（ KA） 五、短路電流計(jì)算的步驟 1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下； 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點(diǎn)； 4）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。 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在 電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫膶?dǎo)步電機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 第二節(jié) 短路計(jì)算的目的及假設(shè) 一、短路電流計(jì)算是變電所電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。 以上三種方案相比較，方案三的可靠性略高于方案一，其經(jīng)濟(jì)性略低于方案二，操作靈活性居于方案一、三之中，根據(jù)原始資料，方案三滿足要求，而且根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，只有方案三更適合于本次設(shè)計(jì)切身利益，故選擇方案三。 方案三 1） 220KV、 110KV 都采用雙母帶旁路，并且設(shè)計(jì)專用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致破壞雙母接線的固有運(yùn)行方式，及不致影響停電。 優(yōu)點(diǎn)：方案一 220KV、 110KV 都采用雙母帶旁路，并且設(shè)計(jì)專用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致破壞雙母接線的固有運(yùn)行方式，及不致影響停電。 3） 10KV 采用單線線用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線 故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障母線分開(kāi)后才能恢復(fù)非故障的供電。 方案二 1） 220KV 采用一臺(tái)半斷路器接線，又稱 3/2 接線，每一回路經(jīng)一臺(tái)斷路器接至母線，兩回路間設(shè)一聯(lián)絡(luò)斷路器形成一串，運(yùn)行時(shí)，兩組母線和全部斷路器都投入工作，形成環(huán)狀供電，具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性。 其接線特點(diǎn)： 1） 220KV、 110KV 都采用雙母帶旁路，并且設(shè)計(jì)專用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致破壞雙母接線的固有運(yùn)行方式，及不致影響停電。可以確定該變電所主接線采用以下參種方案進(jìn)行比較： 母聯(lián)斷路器 PM 母聯(lián)兼旁路斷路器 Ⅱ M IM 專用旁路斷路器 共 48 頁(yè) 第 11 頁(yè) 方案一 220KV 采用雙母帶旁路母線接線方式， 110KV 也采用雙母帶旁路母線接線，根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè)可知， 220KV 出線 5 回以上，裝設(shè)專用旁路斷路器，考慮到 220KV 近期 7回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。 綜上幾種主接線的優(yōu)缺點(diǎn)和可靠性及經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)設(shè)計(jì)的原始資料可知該變電所選擇雙母線接線方式。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。當(dāng)線路故障時(shí)需停相應(yīng)的變壓器。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時(shí)，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除， 保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 單母線接線 單母線接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開(kāi)關(guān)）等故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡(jiǎn)化布置。 二、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大 。 五、容量比的選擇 由原始資料可知， 110KV 中壓側(cè)為主要受功率繞組，而 10KV 側(cè)主要用于所用電以及無(wú)功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為： 100/100/50。我國(guó)規(guī)定 110KV以上的電壓等級(jí)的變壓器繞組常選用中性點(diǎn)直接 地系統(tǒng)，而且要考慮到三次諧波的影響，會(huì)使電流、電壓畸變。 四、連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。 ②電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過(guò)電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。 分裂變壓器： 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢(shì)平衡，在軸向 共 48 頁(yè) 第 7 頁(yè) 上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列 運(yùn)行。 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大， 以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，它有可能通過(guò)串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過(guò)電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過(guò)電壓。 本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三 相變壓器。即：主變壓器的容量為 Se = （ SⅡ +SⅢ）。 當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì) 60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力為 40%，則可保證 98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè) 220KV 母線的負(fù)荷不需要跟主變倒送，因?yàn)椋撟冸娝碾娫匆M(jìn)線是 220KV 側(cè)引進(jìn)。故選擇兩臺(tái)主變壓 器互為備用，提高供電的可靠性。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。 第二節(jié) 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是市郊區(qū) 220KV 降壓變電所，它是以 220KV 受功率為主。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 主變中性點(diǎn)及出線均裝設(shè)避雷器，中性點(diǎn)經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)直接接地，并裝設(shè)有兩 段零序保護(hù)及放電間隙保護(hù)。 10KV 采用單母分段，且裝設(shè)分段斷路器，并裝設(shè)兩臺(tái)所用變，一臺(tái)所用變故障時(shí)，另一臺(tái)承受全部負(fù)荷。 本所位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，所址工程情況良好，處于地區(qū) 網(wǎng)絡(luò)樞紐點(diǎn)上，具有 220KV、110KV、及 10KV 三個(gè)電壓等級(jí)， 220KV 側(cè)以接受功率