【正文】 2 1 xxII dd ??? 短路點故障的全電流為： )1(1)1( 3dd II ? 第五 章 電氣設(shè)備的選擇 第一節(jié) 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。 以下為簡便起見，省略下標 * 。 1）整定計算的要求選擇規(guī)定的運行方式； 2）確定短路段及短路類型； 3）對確定的短路點經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的合并，化簡求出歸算到短路點的各序綜合阻抗 ?1X、?2X 、 ?0X ； 4）短路類型及電力系統(tǒng)故障的知識求出短路點的總電流； 5）按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)求出流過被整定保護裝置的短路電流。 3) 電流 分配系數(shù)。在線路末端發(fā)生短路時，流過保護的短路電流與下列因素有關(guān)： 1) 系統(tǒng)的運行方式，包括機組、變壓器、線路的投入情況，環(huán)網(wǎng)的開環(huán)閉環(huán)，平行線路是雙回運行還是單回運行。 標幺值： Id* = 1X*di 有名值： Idi = Id*Ij 5）計算短 路容量，短路電流沖擊值 短路容量： S = 3 VjI? 短路電流沖擊值： Icj = ? 6）列出短路電流計算結(jié)果 具體短路電流計算具體見計算說明書。 三、短路計算基本假設(shè) 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響； 6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。 3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電 抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線方 式時短路電流為最大的地點。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 5）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 其計算目的是： 1）在選擇電氣主接線時，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，均需進行必要的短路電流計算。因此，我們都采用三相短路來計算短路 電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。 第四 章 短路電流計算 基礎(chǔ) 第一節(jié) 概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供 電和電氣設(shè)備的正常運行。 綜觀以上兩 種主接線的優(yōu)缺點，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的原始資料可知該變電所 220KV和 110KV 等級應(yīng)采用雙母線帶旁路接線 方式， 10KV 等級采用單母線分段接線方式。其可靠性不如方案一 。 比較：方案一中 220KV、 110KV 都采用雙母帶旁路，并且設(shè)計專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母線接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性 。 2） 110KV 采用雙母線接線方式，出線回路較多，輸送和穿越功率較大，母線事故后能盡快恢復(fù) 供電，母線和母線設(shè)備檢修時可以輪流檢修，不致中斷供電，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，而檢修每回路的斷路器和隔離開關(guān)時需要停電。 10KV 采用單母線分段，可以使重要負荷的供電從不同的母線分段取得，可靠性較高。而任一母線故障時，可通另一母線供電。 方案二 220KV 側(cè)按 SDJ2《 220～ 500KV 變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定， 220KV 配電裝置出線在 4 回及以上時，宜采用雙母線及其他接線。 九回出線六回出線八回出線 方案一的接線特點： 1） 220KV、 110KV 均采用雙母帶旁路接線方式，并且設(shè)置專用旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性。而由原始資料可知， 110kV出線 9 回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。 8 % 121 額定容量 MVA 120 120 60 阻抗電壓％ 高－中 高－低 中－低 型號中個符號表示意義： 從左至右 S：三相 F：風冷卻 P：強迫油循環(huán) S：三繞組 Z：有載調(diào)壓 7：性能水平號 120200：額定容量 220：電壓等級 第三章 主接線比較選擇 由設(shè)計任務(wù)書給定的負荷 情況： 220kV 出線 6回， 110kV 出線 9回， 10kV出線 8 回（其 該變電所主接線可以采用以下兩 種方案進行比較： 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)計手冊》第一冊可知， 220KV 出線 5回以上，裝設(shè)專用旁路斷路器，考慮到 220KV 近期 6回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。 本設(shè)計主變?yōu)榇笮妥儔浩鳎l(fā)熱量大，散熱問題不可輕佻，強迫油循環(huán)冷卻效果較 好，再根據(jù)變電站建在郊區(qū)，通風條件好，可選用強迫油循環(huán)風冷卻方式。 選擇兩臺容量為 120MVA 的主變，主變總?cè)萘繛?240MVA 主變主要起通過高中繞組從 220,110KV 側(cè)傳送功率（ 35MVA）至低繞組 10KVA 側(cè)，并在 110KV 側(cè)電源故障時，通過高壓繞組從 220KVA 側(cè)無窮大系統(tǒng)傳送 120MVA(最大 )支援。當裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)，配電設(shè)備，用電保護較復(fù)雜，且投資增大。所以，選擇強迫油循環(huán)風冷卻。 強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。 六、主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。 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，否則不能并列運行。 5%以內(nèi)，另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達 30%。 ②電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。 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?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，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平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應(yīng)力。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為177。由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運行。因此自耦變壓器的零序保護的裝設(shè)與普通變壓器不同。 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，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，當高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 本次設(shè)計的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。因此主變壓器的容量 應(yīng)選擇 為： Se = （ SⅡ +SⅢ）。 當一臺變壓器停運時，可保證對 60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證 98%負荷供電，而高壓側(cè) 220KV 母線的負荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進線是 220KV 側(cè)引進。該變電所是按 70%全部負荷來選擇。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。當裝設(shè)三臺及三臺以上時，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，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復(fù)雜化。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。 第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計的變電所是市郊區(qū) 220KV 降壓變電所，它是以220KV 受功率為主。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 當 110KV 出線為 7 回及以上， 220KV 出線在 4回以下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)在 11回及以下時，母線不分段。對于， 110K～ 220KV 輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定， 110KV～ 220KV雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數(shù)達 7 回，（ 110KV）或 5 回（ 220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。 雙母接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。 所以，橋式接 線，可靠性較差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位，故不選用橋式接線。為檢修斷路器 LD，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢修 LD 時使用。當變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。 橋形接線 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，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，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于： 110KV～ 220KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3～ 4 回， 35～ 63KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 4～ 8 回， 6～ 10KV 配電裝置出線為 6 回及以上，則采用單母分段接線。 單母分段 用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個 電源供電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，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，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。 （ 3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 （ 1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器； （ 2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、 導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。 （ 1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求； （ 2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設(shè)備，進行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電； （ 3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等 所需的改造為最小。 主接線可靠性的具體要求： （ 1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； （ 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電； （ 3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。 我國《變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 SDJ279 規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。主