【正文】 靠性。因此，主接線設(shè)計必須同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。相反，不必要的接線設(shè)備，使接線復(fù)雜、運行不便，將會導(dǎo)致主接線可靠性降低。此外，主接線可靠性還與運行管理水平和運行值班人員的素質(zhì)有密切的關(guān)系。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。對靈活性的要求如下：（1）調(diào)度時，可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。（3）擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。主接線應(yīng)簡單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；②使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；③限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器；④如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護(hù)要求，110kv及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。電氣主接線的設(shè)計伴隨著變電所的整體設(shè)計，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。其具體設(shè)計步驟和內(nèi)容如下。主要包括：變電所類型；設(shè)計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運行方式等。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃（5～10年）；變電所在電力系統(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)連接方式以及各級電壓中性點地方式等。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。因為負(fù)荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。4）環(huán)境條件。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)予以重視。5）設(shè)備制造情況。（2）擬定主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠(yuǎn)期）。（3）主接線經(jīng)濟比較。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計算。本變電所的電壓等級為220kV/60kV，220kV側(cè)有進(jìn)線4回，轉(zhuǎn)供線2回，60kV側(cè)有出線10回。60kV側(cè)主接線采用雙母線接線和雙母線帶旁路2種接線方案。②當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。②檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該回路。靈活性①當(dāng)出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。①調(diào)度靈活。③便于試驗。① 增加了母線的長度、隔離開關(guān)的數(shù)量和配電裝置架構(gòu)，占地面積增大，投資增多。60kV側(cè)：（表32）60KV側(cè)兩種接線優(yōu)缺點比較方案項目雙母線接線雙母線帶旁路可靠性①可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。③母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。②檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該回路。④ 在短路器檢修時（包括其保護(hù)裝置的調(diào)試），不中斷對用戶的供電。②擴建方便。①調(diào)度靈活。③便于試驗。①因裝設(shè)旁路，增加了母線的長度、隔離開關(guān)的數(shù)量和配電裝置架構(gòu)，占地面積增大，投資增多。第四章 短路電流計算產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。 短路電流計算的方法、規(guī)定和步驟（一）短路電流計算的主要目的（1）電氣主接線的比較與選擇。（3）為繼電保護(hù)的設(shè)計以及調(diào)試提供依據(jù)。（5）分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響（二）短路電流計算一般規(guī)定接線方式計算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。一般按三相短路計算短路計算點在正常接線方式時，通過設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。即在一定的假設(shè)條件下計算出短路電流的各個分量。（2）繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖）。（4）求計算電抗。（6）計算無限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。（8）計算短路電流沖擊值。（一）等值網(wǎng)絡(luò)的繪制網(wǎng)絡(luò)模型的確定計算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡化模型，即忽略負(fù)荷電流；發(fā)電機用次暫態(tài)電抗表示；認(rèn)為各發(fā)電機電勢模值為1，相角為0。常取基準(zhǔn)容量為一整數(shù)100MW而將各電壓級的平均額定電壓取為基準(zhǔn)電壓即==，從而是計算大為簡化。在工程計算時，為進(jìn)一步簡化網(wǎng)絡(luò)，減少工作量，長將短路電流變化規(guī)律相同或相近的同類型發(fā)電機可以合并；直接接于短路點的發(fā)電機一般予以單獨考慮，無限大容量的電源應(yīng)該單獨計算。=（）式中 第i個等值電源的額定容量，MVA；i=1，2，…，n 。這時工程上常采用運算曲線法來求得任意時刻短路電流的周期分量。（四）三相短路電流沖擊值的計算三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個周期，當(dāng)f=50Hz時，此峰值被稱為沖擊電流。（；）本次設(shè)計所選的短路點取為變電所兩臺主變高壓側(cè)的點和低壓側(cè)并列運行時的。為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。 電氣設(shè)備的選擇原則電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇設(shè)計，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和為今后的發(fā)展擴建留有一定的余地。（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境校驗。（4）與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。（6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式簽定合格。根據(jù)設(shè)備的安裝地點、使用條件等因素，確定是選用戶內(nèi)型還是戶外行；選用普通型還是防污性；選用裝配式還是成套式；選用適合有人值班的還是滿足無人值班要求等。按電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的額定電壓不小于裝設(shè)地點的電網(wǎng)額定電壓選擇，即但是，限流式熔斷器只能用在與其額定電壓相同的電網(wǎng)中，若降壓使用的話，熔斷時產(chǎn)生的過電壓將對電網(wǎng)和設(shè)備的絕緣造成損壞。所選擇電氣設(shè)備的額定電流，或載流導(dǎo)體的長期允許電流（經(jīng)溫度和其他條件修正后得到的電流值），不得小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流，即 按《交流高壓電器的長期工作時的發(fā)熱》的規(guī)定，斷路器、隔離開關(guān)、電抗器等電器設(shè)備在環(huán)境最高溫度為+40℃時，允許按額定電流持續(xù)工作。按短路狀態(tài)進(jìn)行校驗當(dāng)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過短路電流時，會同時產(chǎn)生電動力和發(fā)熱兩種效應(yīng)，一方面使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體受到很大的電動力作用，同時又使它們的溫度急劇升高，這可能使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣受到損壞。為使所選電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定。按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（工程建成后5～10年）；其接線應(yīng)采取可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗算。選擇通過電器設(shè)備的短路電流為最大的那些點為短路點。（4）短路時間。驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護(hù)動作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷時間之和，即 式中 斷路器全開斷時間； 后備保護(hù)時間。當(dāng)被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過可能最大的短路電流值時，電動力效應(yīng)不會造成其變形或損壞。按環(huán)境條件校驗選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗。（1）型式。一般6～35kv選用真空斷路器，35～500kv選用SF6斷路器。（3）額定電流的選擇為（4）額定開斷電流的檢驗為式中 斷路器實際開斷時間ts的短路電流周期分量。（5）熱穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足（6）動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足220KV側(cè)斷路器選擇結(jié)果表：（表51）220KV側(cè)斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)220 kV220 kV3150A40kA100kA（）404=6400（）100kA60KV側(cè)斷路器選擇結(jié)果表：（表52）60KV側(cè)斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)60kV60kV1600A80kA（）=3969（）80kA隔離開關(guān)的型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。根據(jù)對隔離開關(guān)操作控制的要求，還應(yīng)選擇其配用的操動機構(gòu)。220kV側(cè)隔離開關(guān)選擇結(jié)果表：（表53）220KV側(cè)隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)220kV220kV1250（）=3969（）80kA60kv側(cè)隔離開關(guān)選擇結(jié)果表：（表54）60KV側(cè)隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)60kv60kv1600A）=3969（）80kA型式的選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（澆注式、瓷絕緣式、油侵式等）、安裝方式（戶內(nèi)、互外、裝入式、穿墻式等）、結(jié)構(gòu)型式（多匝式、單匝式、母線式等）、測量特性（測量用、保護(hù)用、具有測量暫態(tài)的特性等）。在條件允許時，如回路中有變壓器套管、穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先選用套管電流互感器，以節(jié)省占地和減小投資。按額定電流選擇電流互感器的一次額定電流不小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)電流。為了保證測量儀表的最佳工作狀態(tài)，并且在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?，?dāng)TA用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右。用于電能計量的電流互感器。根據(jù)電力系統(tǒng)要求切除短路故障和繼電保護(hù)動作時間的快慢，對互感器保證誤差的條件提出了不同的要求。如果系統(tǒng)要求繼電保護(hù)實現(xiàn)快速動作時，應(yīng)選用鐵芯帶有小氣隙的暫態(tài)特性好的電流互感器，因為它能保證其暫態(tài)誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。電流互感器的二次總負(fù)荷包括二次測量儀表、繼電器電流線圈、二次電纜和接觸電阻的部分電阻。校驗熱穩(wěn)定電流互感器的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)Kr表示，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kr等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比，故熱穩(wěn)定條件為 式中 短路熱效應(yīng)。故互感器內(nèi)部動穩(wěn)定條件為式中 通過電流互感器一次側(cè)繞組的最大沖擊電流。一般6～20kv戶內(nèi)配電裝置中多采用油侵或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35kv配電裝置中宜選用電磁式電壓互感器；110kv及其以上的配電裝置中盡可能選用電容式電壓互感器。接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通信時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。電壓互感器二次額定電壓應(yīng)滿足測量、繼電保護(hù)和自動裝置的要求。當(dāng)電網(wǎng)為中性點直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助副繞組額定電壓選為100/V；當(dāng)電網(wǎng)為中性點非直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助繞組額定電壓選為100/3V。統(tǒng)計電壓互感器二次負(fù)荷時，首先應(yīng)根據(jù)儀表和繼電器電壓線圈的要求，確定電壓互感器的接線，并盡可能將負(fù)荷分配均勻。在計算各項負(fù)荷時，要注意互感器與負(fù)荷的接線方式。220kV側(cè)電壓互感器選擇結(jié)果表：（表57）220KV側(cè)電壓互感器選擇結(jié)果表型號額定變比額定容量準(zhǔn)確等級最大容量JDC220/1級500VA3級1000VA2000VA60kV側(cè)電壓互感器選擇結(jié)果表：（表58）60KV側(cè)電壓互感器選擇結(jié)果表型號額定變比額定容量準(zhǔn)確等級最大容量JCC601級500VA3級1000VA2000VA電壓互感器的配置（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足監(jiān)視、測量、保護(hù)、同期和自動裝置的要求。（2）6～220kv電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（3）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。電流互感器的配置（1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護(hù)和自動裝置的要求。（3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。一般來說，母線系統(tǒng)包括載流導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分。軟母線是鋼芯鋁絞線（有單根、雙分裂和組合導(dǎo)線等方式），因其機械強度決定于支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。一、硬母線的選擇（1）型式。20kv及以下且正常工作電流不大于4000A時，宜選用矩形導(dǎo)體；在4000～8000A時，一般選用槽形導(dǎo)體；8000A以上的工作電流選管形導(dǎo)體或鋼芯鋁絞線構(gòu)成的組合導(dǎo)線。導(dǎo)體截面應(yīng)滿足式中 導(dǎo)體的長期允許載流量，A。在選擇導(dǎo)體截面時，除配電裝置的匯流母線外，長度在20m以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇，先求出經(jīng)濟截面即 （）式中 J經(jīng)濟電流密度，可由相應(yīng)曲線查出。（5）動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足條件式中 母線材料的允許應(yīng)力； 母線材料所受的最大應(yīng)力。（6）電暈電壓校驗。一般來說，110kv及以上的母線應(yīng)進(jìn)行電暈電壓校驗。220kV軟母線不校驗電暈的最小截面為300mm2。避雷器的參數(shù)普通閥型避雷器有FS型和FZ型兩種。FZ型避雷器均由結(jié)構(gòu)和性能標(biāo)準(zhǔn)化的單件組成，其單件的額定電壓分別為120kv和30kv。避雷器的主要技術(shù)參數(shù)如下：（1）額定電壓。（2）滅弧電壓。對35kv及以下的避雷