【正文】 短路的原因很多，主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）元件損壞，如設(shè)備絕緣材料自然老化，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路； （ 2)氣象條件惡劣，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作，架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等； （ 3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 5%kV U2e= 連接組別： Y， yn0 空載損耗： 阻抗電壓： 4（ %） 空載電 流： （ %） 第 4 章 短路電流計(jì)算 短路是指不同電位點(diǎn)經(jīng)小電阻或電弧而連通的情況，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的破壞多半是由短路故障引起的。 所用電選擇 選擇原則：所用電負(fù)荷按 %變電所容量計(jì)，設(shè)置 2 臺(tái)所用變壓器河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 23 且能相互備用，兩部變壓器應(yīng)滿 足在其中一部故障或者因檢修退出運(yùn)行時(shí)，剩下的一部變壓器應(yīng)能對(duì)變電所內(nèi)的全部負(fù)荷供電，所以在選擇變電所所用電變壓器時(shí)，應(yīng)按一部變壓器就能對(duì)全部負(fù)荷供電選擇變壓器。 本次設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)采用智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，蓄電池采用 2 100AH 免維護(hù)鉛酸蓄電池， N+1 熱備份，有較高的智能化程度，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控、遙信及遙調(diào)功能 。在 35kV 線路上接一臺(tái)35kV/ 線路所用變一臺(tái)，作為備用電源。所用變壓器低壓側(cè)采用 380/220V 中性點(diǎn)直接接地的三相四線制以提高供電可靠性，動(dòng)力和照明公用一個(gè)電源，所內(nèi)一般設(shè)置檢修電源。 (5)采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷 卻主變或調(diào)相機(jī)，變電所裝設(shè)兩臺(tái)所用變 。 (3)對(duì)于采用復(fù)式整流、電容儲(chǔ)能等整流電源代替蓄電池時(shí)，其交流供電電源由兩種不同電壓等級(jí)取得電源，并裝設(shè)備用電源自接裝置 。 所用電、直流系統(tǒng)及主控室 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 22 變電所所用電屬于必須確保供電的負(fù)荷，提高所用電供電可靠性的措施如下： (1)對(duì)于容量在 60MVA 及以上或樞紐變電所采用兩臺(tái)所用變供電 。 變電所蓄電池用電設(shè)計(jì)原則： （ 1)按放電時(shí)間來(lái)選擇蓄電池的容量，其容量應(yīng)能滿足事故全停狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間放電容量的要求。 所以，選擇 SFSZ925000/110 型變壓器兩臺(tái)。 8 %（ kV）；中壓 — 177。 主變壓 器選擇型號(hào) 在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，查變壓器技術(shù)參數(shù)表可得，選擇的主變壓器型號(hào)： SFSZ925000/110。 考慮到變壓器是一種高可靠性的電氣設(shè)備，且在保護(hù)方法上有兩套原理不同的保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)， 所以兩部變壓器同時(shí)故障的可能性較小，基本可以保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷的不間斷供電，對(duì)于特別重要的一級(jí)負(fù)荷如大型三甲醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等可以考慮采用不間斷供電模式即除兩個(gè)獨(dú)立電源同時(shí)供電外還應(yīng)配置不間斷供電系統(tǒng)即 UPS 和專門的可快速啟動(dòng)并投入供電運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)，并且要求市電的供電開關(guān)和柴油機(jī)的投河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 21 入運(yùn)行開關(guān)采取聯(lián)動(dòng)處理， UPS 只負(fù)責(zé)短暫的過(guò)渡性供電任務(wù)。所以，要格外考慮一級(jí)負(fù)荷供電可靠性。 （ 5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風(fēng)冷卻 、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、 SF6 充氣式變壓器等。 （ 4）繞組接線組別的確定 我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“ YN”聯(lián)接； 35kV采用“ Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地； 35kV 以下變壓器三相繞組都采用“ D”聯(lián)接。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著 。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級(jí)電壓時(shí)或 35kV 及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器；當(dāng)發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí)，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器， 110kV 及以上電壓等級(jí)的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器；自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 19 結(jié)合原始材料可得： 對(duì)于 35kV 側(cè)， M V AS )(1 ??????? 對(duì)于 10kV 側(cè)， 則 總的負(fù)荷為： MVASSS ???總 取 tK =，則： M V AS ax 8 3 . 0 55 4 8 ???? 此時(shí)， MVASS N 5 8 4 3 m a x ???? 因此主變?nèi)萘繛椋?MVASN ? 主變壓器型號(hào)的選擇 （ 1）相數(shù)選擇 變壓器有單相變壓器和三 相變壓器之分，在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器，單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高，多用于 500kV 以上的變電所內(nèi)，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價(jià)格低，占地面積小，并且運(yùn)行時(shí)損耗減小 12~15％，只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單相變壓器組，在工程設(shè)計(jì)上對(duì)于 330kV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器，因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器。中國(guó)某些電力部門在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了 N－ 1 原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組或一條輸電線路或一臺(tái)變壓器，通常使用線路極限發(fā)熱條件下的載流量來(lái)判斷線路是否過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變的容量。 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量選擇的依據(jù)： （ 1）主 變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10～ 20 年的負(fù)荷發(fā)展。???????????? )tan( tan 21 ?? ?? iPQi 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率 Q=， 需裝設(shè)的電容器個(gè)數(shù)為： 1 0v ar24 v 4 5 939。它具有有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個(gè)別電容器損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 17 二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得 以提高，有兩種方法： （ 1）采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故維護(hù)不方便，此外投資和損耗較大，又不便于檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。 由于功率因數(shù)降低對(duì)供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無(wú)功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。即并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運(yùn)行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過(guò)負(fù)荷或燒毀。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對(duì)應(yīng)地相同，否則不能并列運(yùn) 行。由于并列運(yùn)行河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 16 的變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大，可能導(dǎo)致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過(guò) 10％。如果并列變壓器的電壓變 比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導(dǎo)致繞組過(guò)熱甚至燒毀，影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。并且兩部變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿足以下條件： (1)并列運(yùn)行變樂(lè)器的一次額定、二次額定電壓必須對(duì)應(yīng)相等。 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，一 般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以保證對(duì)用戶供電的可靠性。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)采用第三種方案。 《 35kV~ll0kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)， 6~l0kV 側(cè)宜采用單母分段接 線，線路為 12 回及以上時(shí)，也可采用雙母線，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。 C。C，年平均氣溫 +14176。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 14 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 圖 23 方案三接線圖 1 1 0 k V3 5 k V Ⅰ 段3 5 k V Ⅱ 段1 0 k v河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 15 該地區(qū)海拔 170m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒(méi)有特殊要求，地勢(shì)平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫 +42176。 如下圖 21 方案一主接線圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 12 方案二： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè) 采用單母線分段帶旁路母線接線方式， 10kV 側(cè)采用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大，方案二的主接線圖如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 13 方案三： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè)采用單母線分段接線方式， 10kV 側(cè)采用雙母線接線方式。 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，檢修母線時(shí)不中斷供電，任一組母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，可靠性高。 有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 電氣主接線的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同，且各回路饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，在進(jìn)出線較多（一般超過(guò) 4回）的場(chǎng)合，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。直接費(fèi)指在安裝設(shè)備過(guò)程中直接消耗在該設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；間接費(fèi)指安裝設(shè)備過(guò)程中為全工程項(xiàng)目服務(wù)，而不 直接耗用在特定設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；稅金是指國(guó)家對(duì)施工企業(yè)承包安裝工程的營(yíng)業(yè)收入所征收的營(yíng)業(yè)稅、教育附加和城市維護(hù)建設(shè)稅。除設(shè)備及材料費(fèi)。 此外還要注意：對(duì)于工程設(shè)計(jì)，無(wú)論哪個(gè)設(shè)計(jì)階段，概算都是必不可少的組成部分，它不僅反映工程設(shè)計(jì) 的經(jīng)濟(jì)性與可靠性的關(guān)系，而且為合理地確定和有效控制工程造價(jià)創(chuàng)造條件，概算的編制以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，以國(guó)家頒布的有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國(guó)家定價(jià)與市場(chǎng)調(diào)整或浮動(dòng)價(jià)格相結(jié)合的原則進(jìn)行。 （ 3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 對(duì)選定的電氣主接線選擇適當(dāng)短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇校驗(yàn)合理的電氣設(shè)備包括導(dǎo)線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等。 （ 2）主接線方案的擬定與選擇 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)任務(wù)書的要求，在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源進(jìn)線數(shù)和出線回路數(shù)、變電所內(nèi)電壓級(jí)別、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)的考慮，可擬定出若干個(gè)可行的主接線方案（近期和遠(yuǎn)景）。 包括當(dāng)?shù)?的最熱月平均氣溫、環(huán)境濕度、覆冰厚度、污穢程度、風(fēng)向水平、水文地質(zhì)情況、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的設(shè)計(jì)均有直接影響。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接決定著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間 (5~10 年 )的檢驗(yàn)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 9 包括本地區(qū)負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等 。我國(guó)電力安全規(guī)程規(guī)定 35kV 及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。 包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（ 5~10 年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）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。 電氣主接線設(shè)計(jì)步 驟 電氣主接線的設(shè)計(jì)需伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性分析調(diào)查階段、工程初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。出線回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線接線。在 110~220kV 變電所中，一般采用雙母線。為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行各級(jí)電壓最大最小有功和無(wú)功電力負(fù)荷的平衡，當(dāng)缺乏足夠的技術(shù)資料時(shí)，可采取下列數(shù)據(jù)： 60~70%，如