【正文】 電氣設(shè)備的選擇 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用， 是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，對(duì)于 110kV 及以下的電器一般可不校驗(yàn)無線電干擾電壓。它會(huì)損害或破壞電磁信號(hào)的正常接收及電器、 電子設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)周圍環(huán)境的控制標(biāo)準(zhǔn)，要對(duì)制造部門提出必要的技術(shù)要求。根據(jù)有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，地震基本烈度為 7度及以下地區(qū)的電器可不采取防震措施。一般電器產(chǎn)品可以耐受地震烈度為 8 度的地震力。 （ 7） 地震 選擇電器時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡卣鹆叶冗x用能夠滿足地震要求的產(chǎn)品。在海拔 3000m以下地區(qū)， 220kV 及以下配電裝置也可選用性能優(yōu)良的避雷器來保護(hù)一般電器的外絕緣。 （ 6） 海拔 電氣的一般使用條件作為海拔高度不超過 1000m。 2 級(jí)及以上污穢區(qū)的 63~110kV 配電裝置采用屋內(nèi)型。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)污穢情況選用下列措施： ① 增加電瓷外 絕緣的有效泄露比距或選用有利于防污的電瓷造型。對(duì)濕度較高的場所，應(yīng)采用該處實(shí)際相對(duì)濕度。在重冰區(qū)，所選隔離開關(guān)的破冰厚度，應(yīng)大于安裝場所的最大覆冰厚度。 （ 3） 冰雪 在積雪和覆冰嚴(yán)重的地區(qū) ， 應(yīng)采取措施防止冰串引起瓷件絕緣對(duì)地閃絡(luò)。最大設(shè)計(jì)風(fēng)速超過 35m/s 的地區(qū)，可在屋外配電裝置的布置中采取措施。 （ 2） 風(fēng)速 一般高壓電器可在風(fēng)速不大于 35m/s 的環(huán)境下使用。如果制造部門未能提出產(chǎn)品在日照下額定載流量下降的數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)中可暫時(shí)按電器額定電流的 80%選擇設(shè)備。 ② 日照 屋外高壓電器在日照影響下將產(chǎn)生附加溫升。 環(huán)境條件 ① 溫度 普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為 +40℃時(shí)，允許按額定電流長期工作。 電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。 ③ 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。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是： shes ii ? 或 shes II ? (43) shi 、 shI —— 短路沖擊電流幅值及其有效值 esi 、 esI —— 電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定： ① 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 ② 短路的熱穩(wěn)定條件： dtt QtI ?2 (41) Qdt—— 在計(jì)算時(shí)間 ts 內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（ ）； It—— t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ kA）； t—— 設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（ s） 。 b) 用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 ② 電流 選用的電器額定電流 Ie 不得低于 所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig ， 即 Ie? Ig。 技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、 過電流的情況下保持正常運(yùn)行。 （ 5） 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式鑒定合格。 （ 3） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 （ 1） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。但是，對(duì)它們的基本要求卻是一致的。 實(shí)際電路中， 1Ksh2，在無限大容量系統(tǒng)中，一般取 Ksh＝ 。 實(shí)際電路中， 1Ksh2，在無限大容量系統(tǒng)中，一般取 Ksh＝ 。 實(shí)際電路中， 1Ksh2，在無限大容量系統(tǒng)中，一般取 Ksh＝ 。 (3)一般規(guī)定： ①驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮遠(yuǎn)景的發(fā)展計(jì)劃； 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)饔玫漠愇靼补こ檀髮W(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 步電動(dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響； ③選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)； ④導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開 斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。 ⑤接地裝置的設(shè)計(jì)，也需要用短路電流。 ③在設(shè)計(jì)屋外高型配電裝置時(shí)，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。其計(jì)算的目的主要有以 下幾個(gè)方面： ①電氣主接線的比較。要經(jīng)常對(duì)線路、設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，迅速進(jìn)行檢修。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (8)在電纜埋設(shè)處設(shè)置標(biāo)記，有人在附近挖掘施工，要派專人看護(hù)，并向施工人員說明電纜敷設(shè)位置，以防電纜被破壞引發(fā)短路。 (6)加強(qiáng)管理 , 防止小動(dòng)物進(jìn)入配電室，爬上電氣設(shè)備。 (4)保證架空線路施工質(zhì)量，加強(qiáng)線路維護(hù)，始終保持線路弧垂一致并符合規(guī)定。 (2)正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，采用速斷保護(hù)裝置，以便發(fā)生短路時(shí)，能快速切斷短路電流，減少短路電流持續(xù)時(shí)間，減少短路所造成的損失。 采用分裂低壓繞阻變壓器等。此外，還應(yīng)考慮采用限制短路電流的措施，如合理選擇電氣主接線的形式或運(yùn)行方式，以增大系統(tǒng)阻抗，減少短路電流值 。 限制短路電流的措施 為保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，減輕短路造成的影響，除在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切原因外，還應(yīng)盡快地切除短路故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。這時(shí)某些發(fā)電機(jī)可能過負(fù)荷，因此，必須切除部分用戶。網(wǎng)絡(luò)電壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞，如電動(dòng)機(jī)過熱受損等。 (2)巨大的短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造成導(dǎo)體過熱甚至熔化，以及絕緣損壞 ； 另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn) 生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。 反映電力系統(tǒng)某一供電點(diǎn)電氣性能的一個(gè)特征量叫做短路容量。短路電流的大小取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。三相短路因短路時(shí)的三相回路依舊是對(duì)稱的，故稱為對(duì)稱短路 ；其他幾種短路均使三相電路不對(duì)稱，故稱為不對(duì)稱短路。 短路電流和短路容量 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中 ,相與相之間或相與地 (或中性線 )之間發(fā)生正常連接 (短路 )時(shí)流過的電流叫短路電流。本設(shè)計(jì)設(shè)備選擇的短路電流是按變電所最終規(guī)模及 330 千伏、 110 千伏系統(tǒng)阻抗進(jìn)行計(jì)算的。 并聯(lián)電抗器：對(duì)高壓遠(yuǎn)距離輸電線路可以提高 輸送能力，降低過電壓。 ④ 調(diào)相機(jī) ： 優(yōu)點(diǎn)：電壓調(diào)節(jié)效應(yīng)優(yōu)。 ③ 靜止補(bǔ)償器 ： 優(yōu)點(diǎn)；反應(yīng)速度快。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)精度好。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)精度差。 （ 5） 無功補(bǔ)償裝置分類 ① 并聯(lián)電容器：只能向系統(tǒng)供應(yīng)感性無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 （ 3） 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x ① 補(bǔ)償無功功率 ,可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù) ； ② 減少發(fā) ,供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量 ,減少投資 ； ③ 降低線損 ,由公式 △ P%=(1cosΦ1/cosφ 2) 100%得出 ， 其中 cosΦ1 為補(bǔ)償后的功西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 率因數(shù) ,cosφ 2 為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則 cosΦ1cosφ 2,功率因數(shù)提高后 ,線損率也 隨之 下降 。分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主；高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的無功分層、分壓、就地平衡。 （ 2） 無功補(bǔ)償?shù)目傇瓌t：全面規(guī)劃，合理布局，分散補(bǔ)償，就地平衡。因此，沒有無功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場 ，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。 無功補(bǔ)償 （ 1） 無功功率概念 無功功率：無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。 經(jīng)過以上論證，決定采用 雙 母線接線。⑥雙母線擴(kuò)建方便， 向雙母線左右任一方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均可分配 3) 35kV 主 接線 的選擇 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 35KV 共有 10 回出現(xiàn)，根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料》 P67 頁， 35KV 出線有 8 回及以上時(shí)，宜采用雙母線，單母分段或者雙母線帶旁路接線方法。④檢修任一出線斷路器時(shí)，該支路短時(shí)停電，在斷路器兩側(cè)加上跨條后，將各支路倒控在一條母線上工作，利用母聯(lián)斷路器代替該出線斷路器工作，使該回路不必長時(shí)間停電。②當(dāng)一組母線故障時(shí)，仍然造成接于該組母線上的支路停電，但可以迅速切換至另一組母線上恢復(fù)工作，從而減少停電時(shí)間。不宜用于有在擴(kuò)建可能的發(fā)電廠、變電所中 。 c) 對(duì)調(diào)峰電站，為提高運(yùn)行可靠性，避免經(jīng)常開環(huán)運(yùn)行，一般開、停機(jī)需由發(fā)電機(jī)出口斷路器承擔(dān)，由此需增設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，并增加了變壓器空載損耗。因此，斷路器數(shù)量不能多，即進(jìn)出線回路數(shù)要受到限制。多角形接線占地面積約是普通中型雙母線帶旁路母線接地線的40%，對(duì)地形狹窄地區(qū)和地下洞內(nèi)布置較合適。隔離開關(guān)只作為檢修時(shí)隔離只用，以減少誤操作可能性。 c) 接線車管閉合環(huán)形，在閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，可靠性靈活性較高。 ① 多角形接線的優(yōu)點(diǎn)： a) 投資省，平均每回路只需裝設(shè)一臺(tái)斷路器。 這種接線方式主要用于出線回路較多，供電可靠性要求較高的變電站中。當(dāng)母線聯(lián)絡(luò)斷路器斷開后，變電站負(fù)荷可同時(shí)接在主母線或副 母線上運(yùn)行。 方案（三）：雙母線接線 (圖 24) 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時(shí)只停該回路。 優(yōu)點(diǎn)是：高壓電器少，布置簡單，造價(jià)低，經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分接線。 （ 2）引出線電路中斷路器檢修時(shí)，該回路停止供電。 2) 110KV 主接線 的選擇 方案（一） : 采用單母線接線 (圖 22) 其優(yōu)點(diǎn)：簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較采用一臺(tái)半斷路器的接線方式，為使母線潮流分布合理并在一串支路切除時(shí)保持系統(tǒng)功率平衡，在接線上，在一串上接一條電源線和一條負(fù)荷線路，并使靠近一組母線的支路送電與受電平衡，最終按 4個(gè)完整串布置，二臺(tái)主變分別引接至兩組母線。 ③ 其他費(fèi)用。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： ① 主要設(shè)備器材費(fèi)，包括設(shè)備原價(jià)、主要材料費(fèi)、設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)、備品備件購置費(fèi)，生產(chǎn)器具購置費(fèi)等。 （ 4） 繪制電氣主接線圖 對(duì)最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。 （ 2） 主接線方案的擬定與選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個(gè)主接線方案。對(duì)此，應(yīng)予以重視，對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 ④ 環(huán) 境條件，包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰? ② 電力系統(tǒng)情況，包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（ 5~10 年），發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。 ④保證電氣主接線具有繼續(xù)發(fā)展和擴(kuò)建的可靠性。 ③在 滿足可靠性、靈活性要求的前提下做好經(jīng)濟(jì)性。 ②具有運(yùn)行維護(hù)的靈活性和方便性，即要適應(yīng)各種運(yùn)行方式和檢修維護(hù)方面的要求，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。 此外系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不超過兩種。 ② 占地面積少 主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 c) 要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器。避雷器等一次設(shè)備。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況 下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。 ② 檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。 （ 2） 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。變電所全部停運(yùn)的可能性。 ② 斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。 綜上所述，并考慮到本次設(shè)計(jì)的三個(gè)電壓等級(jí)，查 330kV三相三繞組電力變壓器技術(shù)時(shí)