【正文】 本設(shè)計(jì)斷路器的選擇以及校驗(yàn) 1. 110kV側(cè)高壓斷路器選擇與校驗(yàn) (1)設(shè)備的選擇 。 即在給定的 t內(nèi)，電流 It通過(guò) 高壓斷路器時(shí)，其各部分的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)最大短時(shí)允許發(fā)熱溫度。 2. 斷路器的額定電流應(yīng)不小于回路的持續(xù)工作最大電流，即： iiN max? 3. 額定開(kāi)斷能力校驗(yàn) 根據(jù)文獻(xiàn) [6]的內(nèi)容，校驗(yàn)斷路器開(kāi)斷電流時(shí)，短路計(jì)算時(shí)間采用斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間tbr （ 54） tbr——斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間 tpr1——主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 tin——斷路器固有分閘時(shí)間 由原始數(shù)據(jù)知，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 tpr1=，加上斷路器固有分閘時(shí)間，斷路器的實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間tbr一定會(huì)大于 。 表 53 設(shè)備校驗(yàn)項(xiàng)目表 設(shè)備名稱 額定 電壓 額定 電流 額定開(kāi)端電流 短路電流校驗(yàn) 其他 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 斷路器 √ √ √ √ √ 操作性能 隔離開(kāi)關(guān) √ √ —— √ √ 操作性能 電流 互感器 √ √ —— √ √ 二次側(cè)負(fù)荷、準(zhǔn)確級(jí) 電壓 互感器 √ —— —— —— —— 二次側(cè)負(fù)荷、準(zhǔn)確級(jí) 母線 —— √ —— √ √ —— 1. 斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于安裝處電網(wǎng)的額定電壓，即： UU NSN? (53) 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 式中 ——斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓， kV。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 由于真空斷路器具有噪音小、不爆炸、體積小、無(wú)污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)、滅弧室小巧精確、所需操作功小、動(dòng)作快、燃弧時(shí)間短、熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以在 10kV側(cè)選用戶內(nèi)式真空斷路器。 在選擇設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化，盡可能采取同一型號(hào)的斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。 3. 應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分?jǐn)鄷r(shí)間。 高壓斷路器的選擇 高壓 斷路器的選擇要求： 1. 在合閘運(yùn)行時(shí)為良導(dǎo)體，在能長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流的前提下，即使通過(guò)短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 額定電流和開(kāi)斷能力都可以做的較大，適于開(kāi)斷大容量電路，動(dòng)作快、開(kāi)斷時(shí)間短。 運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；噪聲低；需配一套油處理裝置。 額定電流不易做的很大，滅弧裝置簡(jiǎn)單，滅弧能力差，開(kāi)斷小電流時(shí)，燃弧時(shí)間長(zhǎng)；斷開(kāi)電路速度較慢。 運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，滅弧裝置無(wú)需要檢修，無(wú)火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)，噪聲低可以頻繁操作；但因?yàn)闇缁∷俣瓤?，易發(fā)生截流過(guò)電壓。 真空斷路器 體積小重量輕，滅弧工藝及材料要求高，以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，觸頭不易氧化。氣體滅弧，絕緣性能好 。有屋外敞開(kāi)式和屋內(nèi)落地罐式之別，也用于GIS封閉式組合器。按滅弧介質(zhì)可分為油斷路器（少油和多油）、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器等；按安裝場(chǎng)所可以分為戶內(nèi)式和戶外式斷路器。滅弧 能力是斷路器的重要性能指標(biāo)。高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用。 （ 4） 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。 （ 2） 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 制造廠一般直接給出電氣設(shè)備允許的動(dòng)穩(wěn)定峰值電流 idsm ，動(dòng)穩(wěn)定條件為 ii shds?.或II sh?max ?? IKshsh 2 式中ish 、Ish短路沖擊電流的幅值及其有效值 ?0s 時(shí)短路電流周期分量及有效值 Ksh沖擊系數(shù)，發(fā)電機(jī)機(jī)端取 ,發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器 后的高壓母線和發(fā)電機(jī)機(jī)端母線的引出線的電抗器后取 ，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時(shí)取 ，低壓電網(wǎng)取 imds.設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值，在動(dòng)穩(wěn)定電流作用華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 下電氣設(shè)備能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機(jī)械損壞。 當(dāng)所選電氣設(shè)備或?qū)w通過(guò)最嚴(yán)重短路電流時(shí)，不應(yīng)因短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)造成設(shè)備的變形或損壞。 電氣設(shè)備的校驗(yàn) 本設(shè)計(jì)選擇的高壓電氣設(shè)備應(yīng)校驗(yàn)的項(xiàng)目如表 51所示， 表格中 “√ ”表示要校驗(yàn)的內(nèi)容。而環(huán)境溫度對(duì)電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流允許電流影響很大，當(dāng)電氣設(shè)備使用的環(huán)境溫度?不等于額定環(huán)境溫度N時(shí)，其額定電流應(yīng)按下式修正 ??? ?NaaNIKI ??? 11 式中?1a電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許發(fā)熱溫度 N額定溫度，對(duì)裸導(dǎo)體為 25℃ ，對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器等電氣設(shè)備為 40℃ 。所選用的電氣設(shè)備允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓 NS，即： Umax?NS (51) (2)額定電流 電氣設(shè)備的額定電流是指在一定周圍環(huán)境溫度下，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)電氣設(shè)備所能允許通過(guò)的電流。 電氣設(shè)備選擇的選擇原則 按正常工作條件進(jìn)行選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備 (1)額定電壓和最大工作電壓 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的額定電壓就是銘 牌上標(biāo)出的線電壓。但是，電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作 ，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則，即按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路狀態(tài)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 (3) 直流電源設(shè)備，如蓄電池﹑浮充電裝置等。 電氣二次設(shè)備及其作用 為了保證電氣一次設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量﹑監(jiān)視﹑控制﹑調(diào)節(jié)﹑保護(hù)等的設(shè)備成為電氣二次設(shè)備，主要有： 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 (1) 各種測(cè)量?jī)x表，如電流表﹑電壓表﹑有功功率表﹑無(wú)功功率表﹑功率因數(shù)表等。 (5) 載流導(dǎo)體及其絕緣設(shè)備，如母線﹑電力電纜﹑絕緣子﹑穿墻套管等。 (3) 限制過(guò)電流或過(guò)電壓的設(shè)備，如限流電抗器﹑避雷器等。電氣一次設(shè)備主要有： (1) 進(jìn)行電能生產(chǎn)和變換的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)﹑電動(dòng)機(jī)﹑變壓器等。根據(jù)它們?cè)谶\(yùn)行中所起的作用不同，通常將它們分為電氣一次設(shè)備和電氣二次設(shè)備。通?；鶞?zhǔn)容量SB取100MVA，各元件的基準(zhǔn)電壓UB取所在電路的額定平均電壓。 短路電流計(jì)算 在高壓母線上和低壓母線上分別選擇一個(gè)短路點(diǎn)，短路示意圖和短路阻抗圖如圖 41 至圖 43 所示。 近似公式 由以上假設(shè)可以得到一些近似公式，從而簡(jiǎn)化計(jì)算。本設(shè)計(jì)的前提假設(shè)有： (1) 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，變電站高壓側(cè)接無(wú)限大的系統(tǒng)，短路電流的周期分量在短路全過(guò)程中保持不變； (2) 短路前系統(tǒng)應(yīng)是正常運(yùn)行情況下的接線方式，不考慮在切換過(guò)程中華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 短時(shí)出現(xiàn)的接線方式； (3) 設(shè)定短路回路各元件的感抗為一常數(shù)，計(jì)算中只考慮電抗，不考慮電阻； (4) 假定短路發(fā)生在短路電流為最 大值的瞬間，所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同，電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。因此，我們采用三相短路（對(duì)稱短路）來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn) 電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 選擇電氣設(shè)備時(shí)，只需近似地計(jì)算出通過(guò)所選設(shè)備可能出現(xiàn)的最大相短路電流值。 （ 4）設(shè)計(jì)接地裝置。 (2) 在進(jìn)行各種電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇 和校驗(yàn)時(shí)，為了保證各種電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常運(yùn)行時(shí)和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又要力求節(jié)約、減少投資，需要根據(jù)短路電流對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。 短路電流計(jì)算的目的 短路是電氣設(shè)備可能遭遇的最極端、最不利的情況，計(jì)算短路電流就可以預(yù)知電氣設(shè)備可能承受的電氣極限和機(jī)械極限，從而正確選擇電氣設(shè)備。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路故障有：三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路。 短路 是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。 主接線的簡(jiǎn)圖如圖 31 所示，詳細(xì)的主接線圖見(jiàn)附錄 圖 31 電氣主接線簡(jiǎn)圖 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第四章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算概述 短路的類型及危害 在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài) ，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 10kV 側(cè)采用單母線分段形式，理由是 :(1) 這幾種方案中，單母線分段可靠性、靈活性最好。本電站初期供電為僅為施工供電，開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)施工后，將轉(zhuǎn)為常規(guī)供電，正好發(fā)揮線變組接線便于改建的特點(diǎn)。 缺點(diǎn)是：靈活性和可靠性較低，當(dāng)線路或變壓器一方檢修時(shí)，另一方就要停運(yùn)。 4. 線路變壓器組接線（線變組接線） 線變組接線是指一條線路與一臺(tái)變壓器直接串聯(lián)相接，是一種最簡(jiǎn)單的接線方式。 優(yōu)點(diǎn) ：設(shè)備少，投資?。o(wú)母線，四條回路用三臺(tái)斷路器），占地面積小。 3. 內(nèi)橋接線 內(nèi)橋接線是指橋聯(lián)斷路器的位置在內(nèi)側(cè)，即靠近變壓器側(cè)。 對(duì)重要用戶，可以采用雙回路供電，即從不同段上分別引出饋電線路，由兩個(gè)電源供電，以保證供電可靠性。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。 2. 單母線分段接線 出線回路數(shù)增多時(shí)，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。 單母線接線的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方便、有利于擴(kuò)建。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 電氣主接線的選擇 隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備的可靠性大幅提高，變電站的自動(dòng)控制技術(shù)廣泛采用，越來(lái)越多的 110kV 及以下變電站采用了無(wú)人值守方案，這些都給電氣主接線的設(shè)計(jì)提出了一種可能，也是一種要求：簡(jiǎn)化電氣主接線。 2. 無(wú)母線 型 無(wú)匯流母線的接線使用開(kāi)關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線回路少，不在擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。 有匯流母線的接線形式主要有：?jiǎn)文妇€和雙母線。 1. 有母線型 當(dāng)進(jìn)出線較多時(shí)，為了便于電能的匯集與分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。 電氣主接線的類型 主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接 方式。一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。為此，應(yīng)考慮下列情況： 1. 明確變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用 各類變電站在電力系統(tǒng)中的地位是不同的，所以主接線的可靠性、靈活性、和經(jīng)濟(jì)性等的要求也不同，因次，就決定了 有不同的電氣主接線。經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)、避免因兩次變壓而增加電能損耗。在運(yùn)輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。 （ 2） 占地面積小。 （ 1） 投資省。 3. 經(jīng)濟(jì)性。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 （ 2） 檢修安全。電氣主接線的靈活性要求有以下幾方面： （ 1） 調(diào)度靈活，操 作方便。 2. 靈活性。 （ 2） 線路、斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，停電出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間長(zhǎng)短，能否保證對(duì)重要用戶的不間斷供電。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，停電會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)巨大的損失，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損壞、人身傷亡。對(duì)電氣主接線的基本要求概括地說(shuō)，應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈 活性和經(jīng)濟(jì)性。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 本變電站主變?nèi)萘繛?216000kVA，所以選擇并聯(lián)電容器的容量為21800kVar，型號(hào)為 TBB101800/50AK 分 別接于 10kV 的兩段母線上。 所以，選擇并聯(lián)電力電容器作為本次設(shè)計(jì)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。此外，由于它沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)也較方便。而且既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來(lái)接地供應(yīng)無(wú)功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較高壓側(cè)調(diào)壓范圍 10177。它所提供的無(wú)功功率值與所節(jié)點(diǎn)的電壓成正比。其中，并聯(lián)電力電容器由于其設(shè)備簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、價(jià)格低，因而大量應(yīng)用于終端變電站。無(wú)功補(bǔ)償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。 根據(jù)這條要求和站用電的負(fù)荷計(jì)算，決定選擇兩臺(tái)容量相同的站用變壓器，分別接于 10kVⅠ 、 Ⅱ 段母線上，型號(hào)為 SC1080/10 各一臺(tái)，安裝在 XGN210 開(kāi)關(guān) 柜內(nèi)， SC1080/10 主要參數(shù)如表 24 所示 表 24 SC1080/10 主要參數(shù)表 SC1080/10 項(xiàng)目 參數(shù) 特點(diǎn) 額定容量 SN 80kVA 額定電壓 U1N/U2N 10177。 站用變壓器的選擇 本設(shè)計(jì)中 站用電