【正文】 短路計(jì)算步驟 所選出的 SFSZ950000/110 型變壓器參數(shù)。 （ 5）在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算一般采用實(shí)用計(jì)算，即在一定的假設(shè)條件下算出短路電流的各個(gè)分量。 （ 3）在各種短 路類型中應(yīng)選短路類型最嚴(yán)重的情況，一般按照三相短路進(jìn)行計(jì)算。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 （ 1）應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般為本期工程建成后 5～ 10 年。 （ 3）為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。 19 4 最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算 各回路最大持續(xù)工作電流 max max=3 NS U I （ 41） 式中： maxS —— 所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量 NU ——— 各電壓等級(jí)額定電壓 maxI —— 最大持續(xù)工作電流 則最大持續(xù)工作電流為 max max=IS 3 NU （ 42） 各側(cè)的最大持續(xù)工作電流如下： 35kV 側(cè) m a x = 5 3 .3 6I 3 3 5 = k?（ ） 0 . 8 8 A 10kV 側(cè) m a x = 1 2 .4 4 7I 3 1 0 = k?（ ） 0 . 7 1 9 A 110kV 側(cè) m a x = 6 5 . 8 0 7I 3 1 1 0 = k?（ ） 0 . 3 4 5 A 表 41 各側(cè)最大持續(xù)工作電流結(jié)果 電壓等級(jí)（ kV） 110 35 10 最大持續(xù)工作電流 (kA) 短路計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的 （ 1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 本章小結(jié) 在各電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，本章首先對(duì)負(fù)荷情況進(jìn)行了分析計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷情況完成對(duì)主變?nèi)萘俊⑴_(tái)數(shù)以及型式的選擇，以取得最佳的運(yùn)行效果。 ② 熔斷器作用： 本設(shè)計(jì)用 噴逐式熔斷器來(lái)保護(hù)電容器。 （ 5）無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)置 本次設(shè)計(jì)的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，采用斷路器來(lái)投切，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無(wú)功，已補(bǔ)償多余的的感性無(wú)功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓質(zhì)量。 10kV 側(cè)補(bǔ)償前的功率因數(shù)為： 1 0 1 1c os P / S 11 000 / 12447 ? ? ? ? 負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量為： 1 1 0 1Q P ( t a n t a n 39。 （ 4）無(wú)功補(bǔ)償容量選擇 通常情況下 110kV 的變電所是在 35kV 母線和 10kV 母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng) cos =1? 時(shí)，表示電源發(fā)出的視在功率全為有功功率，即 S=P， 17 Q=0；當(dāng) cos =0? 時(shí)，則 P=0，表示電源發(fā)出的功率全為無(wú)功功率，即 S=Q。 三相交流電路功率因數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 22c o s = 3P P PS UIPQ? ??? （ 32） 式中： P— 有功功率， kW； Q— 無(wú)功功率， kVar； S— 視在功率， kVA； U— 線電壓有效值， kV； I— 線電流有效值， A。投切任一組電容器時(shí)引起的電壓波動(dòng)不應(yīng)超過(guò) %。 變電所的并聯(lián)電容器裝置是電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備，應(yīng)優(yōu)先選用，主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。 110kV 電壓等級(jí)的變電所一般均應(yīng)配置可投切的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償設(shè)備大部分連接在變電所的母線上，也有的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。 （ 3）電站的無(wú)功補(bǔ)償 終端變電所的并聯(lián)電容器補(bǔ)償主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。 （ 2）無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑恚? 把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù) 荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間交換。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。合理的無(wú)功補(bǔ)償和有效的電壓控制，不但可保證電壓質(zhì)量，還將提高電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 表 32 站用變壓器參數(shù) 型號(hào) S9125/10 容量（ kVA） 125 額定電壓 高壓（ kV） 10 低壓（ kV） 阻抗電壓 4% 連接標(biāo)號(hào) Y， yn0 損耗（ W） 空載 350 短路 1750 空載電流 % 無(wú)功補(bǔ)償和電 容器的選取 （ 1）無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔茫? 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡主要的目的是為了保證電壓質(zhì)量，無(wú)功功率遵循的是分（電壓）層和分（供電）區(qū)就地平衡的原則。每臺(tái)工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器因故障被切斷后，其 站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。 15 所用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之用。 所用變臺(tái)數(shù)的確定 《 35～ 110kV 變 電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器。這些負(fù)荷容量都不太大，因此變電站的站用電壓只需 一級(jí)，采用動(dòng)力與照明混合供電方式。2% 低 — 壓 聯(lián)結(jié)組號(hào) YNyn0d11 損耗 空載 負(fù)載 225kW 空載電流 % 阻抗電壓 高 中 % 高 低 % 中 低 % 所用變壓器的選擇 變電站的站用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。 附：主變型號(hào)的表示方法 第一段：漢語(yǔ)拼音組合表示變壓器型號(hào)及材料 第一部分：相數(shù) S—— 三相； D—— 單相 第二部分：冷卻方式 J—— 油浸自冷； F—— 油浸風(fēng)冷； S—— 油浸水冷； G—— 干式； N—— 氮?dú)饫鋮s； FP—— 強(qiáng) 迫油循環(huán)風(fēng)冷卻； SP—— 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻 14 第三部分：繞組數(shù) S—— 三繞組 F—— 分裂繞組 第四部分：調(diào)壓方式 Z—— 有載調(diào)壓 表 31 主變壓器參數(shù) 型 號(hào) SFSZ950000/110 容 量 50 MVA 容 量 比 100 100 100 阻抗電壓 高 — 壓 110177。近年來(lái)大型變壓器都采用這種冷卻方式。 ⑤ 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 ④ 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 ③ 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。簡(jiǎn)稱為風(fēng)冷式。為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管形輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。 ① 自然風(fēng)冷卻。 110kV 及以下變壓器應(yīng)至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓，因?yàn)檫@種方式容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)。 2 %）以內(nèi)和 30%。我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用 YN 連接，中 性點(diǎn)直接接地； 35kV 采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地； 10kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，繞組多采用△連接。電力系統(tǒng)常用的繞組連接方式只有星形 (Y)和三角形 (△ )兩種。 （ 3）繞組接線組別 在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素，主變的接線組別一般都選用 YNd11 接線。 本站經(jīng) 110kV 降壓為 35kV 和 10kV 兩個(gè)電壓等級(jí)，多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個(gè)繞組通過(guò)容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的 15%以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選用兩臺(tái)雙繞組變壓器在經(jīng)濟(jì)上更為合理。因?yàn)閱闻_(tái)變壓器組占地多、相對(duì)投資大、運(yùn)行損耗也大，同時(shí)配電裝置復(fù)雜，維修工作量大，故本變電站選用 三相變壓器。 （ 1）相數(shù)的確定 主變選擇三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、運(yùn)輸條件和可靠性要求等因素。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70％ ~80％。對(duì)城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。故選用兩臺(tái)主變壓器，并列 運(yùn)行且容量相等。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電站的正常供電。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電站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。 （ 2）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設(shè)計(jì)時(shí)可裝設(shè)三臺(tái)主變壓器，以提高供電可靠性。變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，需合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。 區(qū)政府：是國(guó)家政府屬于一級(jí)負(fù)荷。 鑫鴛鴦集團(tuán)：中斷供電不會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，屬于二級(jí)供電。 紫水小區(qū)：生活小區(qū)屬于三級(jí)負(fù)荷。 醫(yī)院：若中斷供電將造成人員 的生命危害，所以屬于一級(jí)負(fù)荷。 機(jī)械廠：機(jī)械廠的生產(chǎn)過(guò)程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會(huì)帶來(lái)太大的損失，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。 白鯊針布：若中斷紡織廠的電力供應(yīng)，就會(huì)引起跳線，打結(jié)，從而使產(chǎn)品不合格，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。 耐火材料廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級(jí)負(fù)荷。 （ 2）本設(shè)計(jì)中的負(fù)荷分析如下 東城花園：居民生活小區(qū)對(duì)供電無(wú)特殊要求屬于三級(jí)負(fù)荷。供電要求：僅在必要時(shí)可短時(shí)停電（幾分鐘到幾十分鐘）。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 10 3 負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇 負(fù)荷分類及定義 （ 1）在電力系統(tǒng)中，按重要性的 不同將負(fù)荷分為三類： I 類負(fù)荷：即使短時(shí)停電也將造成人員傷亡和重大設(shè)備損壞的最重要負(fù)荷，如礦井、醫(yī)院、電弧煉鋼爐等。 本章小結(jié) 主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是本次設(shè)計(jì)的首要部分。兩臺(tái)站用變壓器分別從 10kV 母線處引接，正常情況下可分列運(yùn)行，分段開關(guān)設(shè)有自動(dòng)投入裝置，每臺(tái)站用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)本段負(fù)荷的正常供電，在另一臺(tái)站用變壓器故障或檢修停電時(shí)，工作者的站用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)另一段母線上的重要負(fù)荷，以保證變電站的正常運(yùn)行。 )，綜合考慮而言，采用方案Ⅰ。 單母帶旁路接線如圖 26 所示： 圖 26 單母帶旁路接線圖 這種接線方式適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為 35~110kV 的變電 9 站較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。單母線可用隔離開關(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，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電 ,并且電壓 等級(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺(tái)主變壓器。 10kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 10kV 配電裝置有出線 6 回以上時(shí)，宜采用單母線分段接線，也可采用單母分段帶旁路的接線方式。 35~63kV 配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò) 8 回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)； 6~10kV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時(shí)選用。對(duì)于， 110~220kV 輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110~220kV 雙母線接線的配電裝置中，當(dāng) 110kV 出線回路數(shù)達(dá) 7 回，或 220kV 出線回路數(shù)達(dá) 5 回時(shí)，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母 線。 雙母線接線如圖 24 所示 圖 24 雙母線接線圖 主要有缺點(diǎn)：它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方 7 向均衡擴(kuò)建。 單母分段接線如圖 23 所示 主要優(yōu)缺點(diǎn)：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，但是此時(shí)架空線路可能出現(xiàn)交叉穿越，影星系統(tǒng)穩(wěn)定性；有兩個(gè)電源 供電。但因?yàn)殡p母線接線本身可靠性較高，故而35kV~60kV 采用雙母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。 35kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)《電力工 程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 35kV 配電裝置有出線 4~8 回時(shí)，宜采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。 適用范圍： 110~220kV 配電裝置的出線冋路數(shù)為 3~4 回； 35~63kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 4~8 冋； 6~10kV 配電裝置出線為 6 回及以上時(shí)選用。 單母線分段接線如圖 22 所示 圖 22 單母分段接線圖 主要優(yōu)缺點(diǎn)：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)冋路，有兩個(gè)電源供電，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。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障