【正文】 接線過于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程具體情況，在保證供電安全可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大影響。對(duì)于變電站的電氣主接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用較少斷路器的或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組接線，若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可使用線路分支接線。 我國(guó)《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在35kV變電所中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線為2回以上時(shí)，一般采用單母線分段或單母線接線。在6~10kV變電所，一般采用單母線接線或單母線分段接線。 （1）分析原始資料包括變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過電壓水平有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對(duì)附近通信線路的干擾等。對(duì)110kV及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。 這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等情況匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的可行性。對(duì)此，應(yīng)予以足夠重視,對(duì)重型設(shè)備如大容量變壓器的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。然后從經(jīng)濟(jì)技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2~3個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，有可能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，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，最終確定最終方案。 （4）繪制電氣主接線對(duì)最終選擇的電氣主接線形式，按照要求，繪出電氣主接線圖。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。除設(shè)備及材料費(fèi)。直接費(fèi)指在安裝設(shè)備過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。 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。而與有母線的接線相比，無(wú)匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。 電氣主接線選擇依據(jù)原始資料，經(jīng)過分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟(jì)性的要求，高壓側(cè)有4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用雙母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。缺點(diǎn)是，操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，投資較大。方案一主接線圖如下：圖2—1 方案一主接線圖方案二：110kV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。接線圖如下圖所示。C，年最低氣溫8176。C，最熱月平均最高溫度+36176。最大風(fēng)速25m/s，覆冰厚度為8mm，屬于我國(guó)第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。因此110kV側(cè)采用雙母線接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于35kV側(cè)采用單母線分段接線方式而10kV側(cè)采用雙母線接線形式。第3章 變電站主變壓器選擇 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，合理確定的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。對(duì)110kV及以下的終端或分支變電站，如果只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體工程情況裝設(shè)2~4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量，因此，在本次設(shè)計(jì)中裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。即并列變壓器的電壓變比必須相同，否則將引起較大的不平衡電流，％。 (2)并列運(yùn)行變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。 (3)并列運(yùn)行變壓器的連接組別必須相同。 (4)并列運(yùn)行的變壓器容量比應(yīng)小于3：1。1）無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾? 在工民用電設(shè)備中，有大量設(shè)備工作需要從系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率來(lái)建立交變磁場(chǎng)，如電動(dòng)機(jī)利用吸收無(wú)功功率建立磁場(chǎng)，這樣系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)功功率的成分就會(huì)增加，功率因數(shù)降低，對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成如下影響：（1） 使變配電設(shè)備的容量增加；（2） 使供配電系統(tǒng)的損耗增加；（3） 使電壓損失增加；（4） 使發(fā)電機(jī)的效率降低。2） 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個(gè)方面采取措施： 一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)償裝置情況下的功率因數(shù)。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。采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率以提高功率因數(shù)是目前供配電系統(tǒng)中采用較為普遍的一種補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無(wú)功補(bǔ)償。補(bǔ)償后變壓器10kV側(cè)無(wú)功率因數(shù)要達(dá)到： 無(wú)功補(bǔ)償量： 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： 考慮到三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)312個(gè)，每相104個(gè)，采取功率補(bǔ)償后的功率因數(shù)即可滿足要求。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。N－1原則是判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則，又稱單一故障安全準(zhǔn)則。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。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)判斷線路是否過負(fù)荷運(yùn)行。結(jié)合原始材料可得：35kV側(cè)：10kV側(cè)：總的負(fù)荷為：取=，則： 此時(shí)， 因此主變?nèi)萘繛椋? （1）相數(shù)選擇變壓器有單相變壓器和三相變壓器之分。因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器組。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。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。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。發(fā)電廠在以下情況時(shí)，宜選用有載調(diào)壓變壓器： （1）當(dāng)潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時(shí)； （2）具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，要求母線電壓恒定時(shí)； （3）發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)。 （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)多通過消弧線圈接地；35kV以下變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。 （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。 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求： 對(duì)一級(jí)負(fù)荷，要求供電系統(tǒng)當(dāng)線路發(fā)生故障停電時(shí)，仍保證其連續(xù)供電，所以應(yīng)由兩個(gè)電源供電。 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)短暫的過渡性供電任務(wù)。 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。8%（kV）；中壓—177。所以，選擇SFSZ925000/110型變壓器兩臺(tái)。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。、直流系統(tǒng)及主控室 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。 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。 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。 ⑦對(duì)無(wú)人值班的變電所，一般采用兩臺(tái)能夠自動(dòng)接入的所用變。 所用變壓器一般高壓側(cè)采用熔斷器，為了滿足用戶側(cè)電壓質(zhì)量要求。 本次設(shè)計(jì)在10kV母線上接一臺(tái)10/、低壓側(cè)為Y0接線、正常運(yùn)行時(shí)供給380/220V站用電源。 直流系統(tǒng) 所用電直流供電系統(tǒng)主要是指變電所中的直流蓄電池組，主要用于控制、信號(hào)、繼電保護(hù)和檢測(cè)回路操作電源，也用于各類斷路器的操動(dòng)電源以及用于直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的供電?？蓪?duì)每一個(gè)蓄電池進(jìn)行自動(dòng)管理和保護(hù)。1. 所用電負(fù)荷:S=%= 3. 所用變?nèi)萘坑?jì)算：SB=KtS==依據(jù)以上原則和分析，選擇的所用變壓器參數(shù): 型號(hào)：S9—80/10 U1e=10177。出現(xiàn)短路時(shí)，系統(tǒng)從一種狀態(tài)快速變化到到另一種狀態(tài)，并伴隨有復(fù)雜的機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和波暫態(tài)現(xiàn)象。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。 鑒于短路事故對(duì)電力系統(tǒng)的危害巨大，可采取以下措施降低系統(tǒng)中出現(xiàn)短路事故的可能性： （1）做好短路電流的計(jì)算工作； （2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，減小短路持續(xù)時(shí)間； （3）采用電限流電抗器抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流； （4）設(shè)置互鎖裝置，防止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘； （5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行工作票，制度防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重情況的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算，總之，要用最大短路電流校驗(yàn)。本設(shè)計(jì)采用運(yùn)算曲線算法。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算需要考慮的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。電力系統(tǒng)接線圖為： 圖41系統(tǒng)接線圖S1=200MVA XS1= S2=1200MVA XS2= 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為110kV，35kV及10kV母線。 系統(tǒng)等值電路如下：圖42 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)于三相變壓器： 則：計(jì)算后等值電路如下：圖43 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖 110kV側(cè)母線短路計(jì)算電路等值網(wǎng)絡(luò)為：圖44 110kV側(cè)短路的等值電路圖△/Y 變換： 圖45 110kV側(cè)短路的等值電路圖Y/△變換： 圖46 110kV側(cè)短路的等值電路圖計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗后則有： 圖47 110kV側(cè)短路的等值電路查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為： 35kV側(cè)母線短路計(jì)算 圖48 35kV側(cè)短路的等值電路圖圖49 35kV側(cè)短路的等值電路圖Y/△變換：圖410 35kV側(cè)短路的等值電路圖圖411 35kV側(cè)短路的等值電路圖查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為： 10kV側(cè)