【正文】 (4)短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)短路時(shí)，電氣設(shè)備承受的電動(dòng)力效應(yīng)決定于沖擊短路電流，為了校驗(yàn)方便，制造部門通常用額定動(dòng)穩(wěn)定電流，即通過的極限電流峰值來表示電器承受電動(dòng)效應(yīng)的能力，因此，滿足開關(guān)電器動(dòng)穩(wěn)定的一般條件是 ide≥ich(3) (49)式中，ide——電氣設(shè)備的額定動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)； ich(3)——三相短路沖擊電流(KA)。S)； Qd——在短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間內(nèi)，短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)(KA2 具體計(jì)算參照手冊(cè)進(jìn)行。校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體時(shí)，必須在計(jì)算電路圖上確定電器和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路地點(diǎn)，這些地點(diǎn)稱為短路計(jì)算點(diǎn)。一般按三相短路驗(yàn)算。按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，其接線應(yīng)按采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不考慮在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。Igmax的確定：①由于發(fā)電機(jī)、變壓器和調(diào)相機(jī)在電壓降低5%時(shí)，出力不變，故其相應(yīng)回路的Igmax=(Ie為電機(jī)額定電流)②母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Igmax ③母線分段電抗器的Igmax應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需電流；④出線回路的Igmax除考慮線路正常負(fù)荷外，還應(yīng)考慮事故時(shí)其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。因此，按工作電流選擇的條件為： Iy ≥Igmax 式中，Iy——導(dǎo)體和電器長期允許通過電流，AIgmax——各種可能運(yùn)行方式下回路最大持續(xù)工作電流，A，一般認(rèn)為連續(xù)運(yùn)行超過4min即為持續(xù)工作電流。(3)按工作電流選擇電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度θ0e下，發(fā)熱溫度不超過長期發(fā)熱允許溫度時(shí)所允許長期通過的最大電流。正常情況下，選擇電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得小于該回路的最高運(yùn)行電壓。(2)按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓就是銘牌或技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)出的線電壓。 按正常運(yùn)行條件選擇(1)按環(huán)境條件選擇選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件滿足要求的條件下，盡量選擇普通型產(chǎn)品。⑧地震。電器的一般使用條件為海拔≤1000m。在此地區(qū)可采用防污型絕緣子或選高一級(jí)電壓的產(chǎn)品，以及采用屋內(nèi)配電裝置來解決。⑥污穢。⑤濕度。④冰雪。一般高壓電器可在風(fēng)速≤35m/s的環(huán)境下使用。如果制造部門未提出產(chǎn)品在日照下額定載流量下降的數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)中可暫按電器額定電流的80%選擇設(shè)備。當(dāng)無資料時(shí)取最熱月平均最高溫度加5℃②日照。當(dāng)電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度高于40℃，但不高于60℃時(shí)，環(huán)境溫度每增高一度，%；當(dāng)使用環(huán)境溫度低于40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低一度，%，但最大不得超過額定電流的20%。(2)環(huán)境條件①溫度。由于三相短路和兩相短路的沖擊電流的關(guān)系是ich(2)=(2/)ich(3)，所以經(jīng)過計(jì)算的兩相短路時(shí)兩故障平行母線間的最大電動(dòng)力小于三相短路時(shí)的最大點(diǎn)動(dòng)力即F(2) F(3)，因此選擇電氣設(shè)備校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)采用三相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。三相短路時(shí)，瞬時(shí)出現(xiàn)的最大電流為短路沖擊電流ich（3）。(2)三相短路時(shí)導(dǎo)體之間電動(dòng)力的計(jì)算實(shí)際工作中，常見的是三相系統(tǒng)母線水平敷設(shè)，三相母線的相互位置以及各相瞬時(shí)電流對(duì)承受電動(dòng)力作用的大小和方向有重要影響。 當(dāng)無限長的兩根平行導(dǎo)體通過電流，并假定電流集中在各導(dǎo)體的軸線上時(shí)，根據(jù)《電工基礎(chǔ)》的有關(guān)知識(shí)，導(dǎo)體間的相互作用力可用下式計(jì)算： F= i2 (l/a) (44)式中,F——作用于導(dǎo)體中的瞬時(shí)合力(實(shí)際作用力沿導(dǎo)體長度均勻分布)(N)；L——平行導(dǎo)體長度(m)；A——兩根導(dǎo)體軸線間的距離(m)；i1 i2——分別通過兩根導(dǎo)體的瞬時(shí)電流(KA)。因此，把導(dǎo)體和電器承受短路電流電動(dòng)力效應(yīng)的能力，稱為電動(dòng)力穩(wěn)定，簡稱動(dòng)穩(wěn)定。 電器和載流導(dǎo)體的電動(dòng)力效應(yīng)載流導(dǎo)體位于磁場中，要受到磁場力的作用，這種力稱為電動(dòng)力。如果導(dǎo)體在短路電流作用下，t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱效應(yīng)θd 不超過它所允許的熱效應(yīng)Qre，則θd不會(huì)超過θde，就認(rèn)為該導(dǎo)體滿足熱穩(wěn)定要求。由于短路電流超出正常許多倍，雖然通流的時(shí)間很短但溫度卻上升到很高的數(shù)值，以至超出短時(shí)發(fā)熱允許溫度，使氣設(shè)備的有關(guān)部分受到損壞。(4)短路情況下均勻?qū)w的短時(shí)發(fā)熱短路時(shí)，短路電流流過導(dǎo)體的時(shí)間，一般為零點(diǎn)幾秒到幾秒，這是一種短時(shí)發(fā)熱的狀況。使其溫度升高；若導(dǎo)體通過其額定電流Ie 則溫度將穩(wěn)定上升到導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許溫度θe ；若導(dǎo)體通過的電流為某一值Ig ，則其升高的穩(wěn)定溫度θg 可用下式計(jì)算： θg =θ0 +(θe –θ0e )(Ig /Ie)2 (43)式中，θ0e——基準(zhǔn)環(huán)境溫度。(3)正常情況下均勻?qū)w的長期發(fā)熱均勻?qū)w就是沿全長有相同截面和材料的導(dǎo)體。電氣設(shè)備絕緣的老化和金屬機(jī)械強(qiáng)度的降低除與溫度有關(guān)外，還決定于發(fā)熱的時(shí)間。有機(jī)絕緣材料長期受到高溫作用，將逐漸變脆和老化，以至絕緣材料失去彈性、絕緣性能下降、使用壽命大為縮短。導(dǎo)體的接觸處，如果溫度過高接觸表面會(huì)強(qiáng)烈氧化，使得接觸電阻增加，溫度便隨著增加，因而可能導(dǎo)致接觸處松動(dòng)或燒熔。例如，鋁導(dǎo)體在長期發(fā)熱時(shí)，溫度超過100℃其抗拉強(qiáng)度便急劇降低。綜上，本站的電氣主接線繪制如下： 圖45 主接線示意圖 電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備的特性 電氣設(shè)備的發(fā)熱效應(yīng)(1)發(fā)熱對(duì)電器設(shè)備的影響①機(jī)械強(qiáng)度下降。 單母線分段的缺點(diǎn)是：①當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電。當(dāng)分段斷路器斷開運(yùn)行時(shí)，分段斷路器除裝有繼電保護(hù)裝置外，還應(yīng)裝有備用電源自動(dòng)投入裝置，分段斷路器斷開運(yùn)行有利于限制短路電流。當(dāng)分段斷路器QFd 接通運(yùn)行時(shí)，任意一段母線發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器QFd 和接在故障段上的電源回路斷路器便自動(dòng)斷開。 (2)二次側(cè)接線：二次側(cè)采用單母線分段接線，其特點(diǎn)如下：母線分段后，可提高供電可靠性和靈活性。如需切除變壓器T1，應(yīng)首先斷開斷路器QF1和聯(lián)絡(luò)斷路器QFL ，再拉開變壓器側(cè)的隔離開關(guān)，使變壓器停電，然后重新合上斷路器QF1和聯(lián)絡(luò)斷路器QFL ，圖44 內(nèi)橋接線示意圖QF1QF2QFL1T2T恢復(fù)線路WL1的供電。變壓器故障時(shí)，聯(lián)絡(luò)斷路器及與故障變壓器同側(cè)的線路斷路器均自動(dòng)跳閘，使未故障線路的供電受到影響，須經(jīng)倒閘操作后，方可恢復(fù)對(duì)線路的供電。 本變電站主接線的確定由于本變電站有兩路電源進(jìn)線、兩臺(tái)主變，所以高壓側(cè)選用內(nèi)橋形接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線。單母線又分為單母線不分母線分段、單母線分段帶旁路等形式；雙母線又分為雙母線不分段、雙母線分段、3/2斷路器接線、雙母線帶旁路母線等形式。 電氣主接線的基本類型電氣主接線一般按有無母線分類，即分為有母線和無母線兩大類。(4)應(yīng)具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性(5)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理在確定主接線時(shí)，應(yīng)采用先進(jìn)的技術(shù)和新型的設(shè)備。復(fù)雜的電氣主接線不僅不利于操作，還容易造成誤操作而發(fā)生事故。(2)具有一定的運(yùn)行靈活性電氣主接線不僅在正常運(yùn)行情況下能根據(jù)調(diào)度的要求，靈活的改變運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的供電；而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時(shí)，能盡快地退出設(shè)備、切除故障，使停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且在檢修設(shè)備時(shí)能保證檢修人員的安全。電氣主接線的選擇正確與否對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性，以及對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)及控制方式的擬定等都有重大影響。另外，方案一中變電站b和c要考慮相互備用，兩個(gè)變電站都要裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置，這樣使保護(hù)配置更加復(fù)雜圖圖42 方案一示意圖 圖43 方案二示意圖所以經(jīng)以上分析，新建110kv變電站以終端變電站的形式接入系統(tǒng)較好，接線簡單，運(yùn)行可靠，檢修維護(hù)工作量小[10]。方案一中變電所b和c均為非終端變電站，保護(hù)配置較復(fù)雜，運(yùn)行操作也很復(fù)雜，并且供電不可靠，b到c間的線路利用率低。8*%低壓 YN d11 變電所接入系統(tǒng)的方式的確定方案一：本變電站采用從220kv變電站和110kv變電站各引入一條電源進(jìn)線的方案，如圖所示方案二：從220kv變電站引兩路電源進(jìn)線，如圖所示：經(jīng)反復(fù)論證，決定選擇方案二，即從220kv變電站引入兩路電源進(jìn)線。 變壓器的選擇結(jié)果綜上所述，選擇SFZ9—50000/110型變壓器。油浸自冷式變壓器主要依靠油的自然對(duì)流帶走熱量，沒有其它冷卻設(shè)備，油浸風(fēng)冷式變壓器則在油浸自冷的基礎(chǔ)上，另加風(fēng)扇給油箱壁和散熱管吹風(fēng)，以加強(qiáng)冷卻作用，大容量變壓器有的采用強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻，它是利用油泵將變壓器內(nèi)的熱油抽到箱外專用的冷卻器，經(jīng)過風(fēng)冷或水冷后，再把它送回油箱。通常有干式、油浸自冷、油浸風(fēng)冷以及強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻等多種。為了保證變壓器散熱良好，必須采用一定的冷卻方式將變壓器中產(chǎn)生的熱量帶走。變壓器的溫升除了和其輸出功率有關(guān)外，還和變壓器的散熱能力有關(guān)。這些損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，引起變壓器發(fā)熱。本變電站為110kv無人值班變電站，所以選用有載調(diào)壓變壓器。2*%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。通過切換變壓器的分接頭改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。本站為110kv變壓器，高壓側(cè)采用YN連接方式，低壓側(cè)采用d11連接方式。主變壓器連接組別一般選用YN，d11或Y，d11常規(guī)接線。(3)繞組連接方式的確定變壓器繞組的連接組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則就不能并列運(yùn)行。(2)繞組數(shù)的確定變壓器按繞組數(shù)分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。對(duì)于500kv及以上電力系統(tǒng)中主變壓器的選擇，除按容量、制造水平、運(yùn)輸條件確定外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況、保證供電可靠性，進(jìn)行綜合分析，在滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)的條件下來確定選擇單相變壓器還是三相變壓器。 變壓器型式的確定(1)相數(shù)的確定電力變壓器的相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，主要考慮變壓器制造水平、可靠性要求和運(yùn)輸條件等因素。變電所主變臺(tái)數(shù)不宜少于兩臺(tái)，最多不宜多于四臺(tái)。符合這種要求的變壓器運(yùn)行率計(jì)算如下： T=KP(N1)/NP*100% (42)式中，T——變壓器運(yùn)行率；K——變壓器短時(shí)允許過載率； N——變壓器臺(tái)數(shù)； P——單臺(tái)變壓器額定容量。變電所當(dāng)一臺(tái)變壓器退運(yùn)時(shí)，其余變壓器必須保證向下一級(jí)配電網(wǎng)供電，即滿足N1準(zhǔn)則，滿足變電所供電的可靠性?？砂匆韵鹿竭x擇： P=PdSj S=P/COSΦ (41)式中，S——主變?nèi)萘?KVA)； Pd ——負(fù)荷密度(kw/km2)； Sj ——經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)用電面積(km2)； cosΦ ——功率因數(shù)。變電所容量一般較大。國家《城市電力規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中規(guī)定，電網(wǎng)容載比一般為220kv電網(wǎng)：—；35—110kv電網(wǎng)：—。220kv變電站單臺(tái)主變?nèi)萘恳话氵x用120MVA\180MVA兩種規(guī)格。、。一般在同一變電所中同一級(jí)電壓的主變壓器宜采用相同容量規(guī)格。(4)同級(jí)電壓的單臺(tái)變壓器容量的級(jí)別同級(jí)電壓的單臺(tái)變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行主變?nèi)萘康南盗谢?、?biāo)準(zhǔn)化。電壓等級(jí)低、變電所密度高，一般變電所容量可選擇的小些。一般采取負(fù)荷平衡法選擇變電所主變?nèi)萘俊? 變壓器的選擇 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 變壓器容量的選擇原則(1)按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主變?nèi)萘恐髯內(nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?—10年的發(fā)展規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10—20年的負(fù)荷發(fā)展。 變電站選址考慮當(dāng)?shù)氐慕煌顩r及供電范圍，決定將變電站建在本區(qū)省道324的交界處的東北方向。變電站的總體規(guī)劃是總布置設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)，只有在正確的總體規(guī)劃指導(dǎo)下，才能設(shè)計(jì)出好的總布置，總體規(guī)劃一般采用以下方法和步驟：第一:在已取得的建站地形圖、地質(zhì)資料、進(jìn)出線路徑規(guī)劃、城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)規(guī)劃圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃?？傮w規(guī)劃是建站的總的安排，既在擬建變電站的場地上，對(duì)變電站的站區(qū)、生活區(qū)、水源地、進(jìn)出線走廊、道路、供排水管線、防排洪措施、施工、擴(kuò)建等項(xiàng)目工程用地進(jìn)行安排、布置。(4)綜合城市發(fā)展規(guī)劃及站址選擇原則，對(duì)站址進(jìn)行適當(dāng)修改。(2)以變電站建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)，確定變電站經(jīng)濟(jì)供電半徑，變電站經(jīng)濟(jì)容量，變電站個(gè)數(shù)。近三十年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論的迅速發(fā)展，許多電力系統(tǒng)專家致力于應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來解決電網(wǎng)規(guī)劃問題，從而大大提高了規(guī)劃速度和質(zhì)量，給傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃注入了新的活力。(5)符合防洪防震等有關(guān)要求。(3)避開易燃易爆和嚴(yán)重污染地區(qū)，注意對(duì)周圍環(huán)境和鄰近軍事設(shè)施、飛機(jī)場、導(dǎo)航臺(tái)等的影響。 變電站選址原則(1)靠近負(fù)荷中心，以減少線路投資和電能損失。圖31 電氣主接線圖繪制第4章 變電站設(shè)計(jì) 變電站選址 變電站選址的重要意義變電站規(guī)劃是電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分，要確定合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，必須首先確定變電站的位置，使變電站規(guī)模和供電范圍最佳。但變壓器故障較少，一般不經(jīng)常切換，因此內(nèi)橋接線在變電所中應(yīng)用較多。 (4) 其電氣主接線概況如