110kV降壓變電所一次側(cè)電氣部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1 110壓變電所一次側(cè)電氣部分設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 引言 電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠將天然的一次能源轉(zhuǎn)變成電能，向遠(yuǎn)方的電力用戶送電，為了減小輸電線路上的電能損耗及線路阻抗壓降，需要將電壓升高；為了滿足電力用戶安全的需要，又要將電壓降低，并分配給各個(gè)用戶，這就需要能升高和降低電壓，并能分配電能的變電所。所以變電所是電力系統(tǒng)中通過(guò)其變換電壓、接受和分配電能的電工裝置，它是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，同時(shí)通過(guò)變電所將各電壓等級(jí)的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，變電所的作用是變換電壓，傳輸和分配電能。變電所由電力變壓器、配電裝置、二次系統(tǒng) 及必要的附屬設(shè)備組成。 實(shí)現(xiàn)變電的場(chǎng)所稱為變電站，其主要設(shè)備有變壓器、開關(guān)設(shè)備（斷路器和隔離開關(guān)）、避雷器、互感器等一次設(shè)備和繼電保護(hù)、通信設(shè)施等二次設(shè)備。變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有匯集電流的母線、儀表和防雷保護(hù)裝置、等，有的變電站還有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。 本變電所配電裝置采用普通中型配電裝置，均采用斷路器單列布置，將隔離開關(guān)放置母線下，使與另一級(jí)隔離開關(guān)電氣距離增大，縮短配電裝置的縱向距離 。 主變 壓器 中性點(diǎn)及出線均裝設(shè)避雷器，中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)直接接地。 本次設(shè)計(jì)是以我國(guó)現(xiàn)行的有 關(guān)規(guī)范規(guī)程等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，所 進(jìn)行的 是一次 部分 初步設(shè)計(jì) 。 2 原始資料 1) 建設(shè)規(guī)模 本所安裝兩臺(tái)主變壓器，一期一次完成，電壓等級(jí) 110/35/10 2)各側(cè)進(jìn)出線情況 110 出線 2 回，一次完成； 35 本期 5 回，最終 6 回； 10 本期 10 回，最終 16 回； 3) 各側(cè)負(fù)荷情況 110 有 2 回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，容量為 60 35 每回按 10慮，一、二類負(fù)荷占 50%； 2 10 總負(fù)荷 20大一回出線為 5中一 、二類負(fù)荷占 30%； 4)各側(cè) 4800 h 35 4500 h 10 3500 h 5)系統(tǒng)情況 本所經(jīng) 2 回 110 路與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)為無(wú)窮大系統(tǒng)，距本所 50 路阻抗 / 待 設(shè) 計(jì) 變 電所圖 2 1 系 統(tǒng) 圖 6)設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)只作電氣初步設(shè)計(jì)，不作施工設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：主變壓器選擇；確定電氣主接線方案；確定電氣布置方案；短路電流；主要電氣設(shè)備及導(dǎo)線選擇和校驗(yàn)；防雷和接地設(shè)計(jì)。 3 主變壓器容量 、 臺(tái)數(shù) 及型號(hào) 的選 擇 述 在各電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是主要的電氣設(shè)備之一，擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間的交換功率的重要任務(wù) ， 同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況 。必須要 根據(jù)電力系統(tǒng) 5發(fā)展規(guī)劃 綜合分析，合理選擇，否則將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大了占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選的過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量時(shí) 還 要考慮到變電所以后的擴(kuò)建情況 1 。 3 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 為了保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主 變壓器。再考慮到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障的機(jī)率較小，適用于遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān) 70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。 對(duì)于重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)其余變壓器容量負(fù)荷能力 在 允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷 。 變壓器相數(shù)的選擇 當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330選擇主變壓器相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來(lái)選擇。本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。 組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變 電所，如通過(guò)主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變 壓器 ，分裂 變壓器 以及普通三繞組變壓器。普通三繞組變壓器在價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需要。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng) ， 供電可靠性也高。所以本次設(shè)計(jì)的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 調(diào)壓方式分為兩種，一 種為不帶電切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，但是調(diào)壓范圍僅在 5%以內(nèi)，而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際相反（如逆調(diào)壓）時(shí)，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無(wú)法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便。另一種時(shí)帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 4 本變電所有兩路電源供電，三個(gè)電壓等級(jí)，且有大量一、二級(jí)負(fù)荷，有以上分析，所以應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)三相三繞組變壓器?？傆?jì)算負(fù)荷為 4 30S=60+10*6+20 = 140 臺(tái)主變壓器容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷 70的需要，并能滿足全部一、二類負(fù)荷的需要，即 40 = 98 (60+10*6*50 +20*30 ) 96 主變壓器容量選為 100 用 110損耗三相三繞組有載調(diào)壓油浸變壓器?？蛇x用 100000 110 型，其 額定電壓為 110 8* 2*量比為 100 100 50 ，接線組別為 抗電壓12 = 3 = 17， 23 = 4 電氣主接線的選擇 述 主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過(guò)連接組成的接 收 和分配電能的電路，也構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電所本體運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電器設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系 。 氣主接線的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線著急得基本原則為：以下達(dá)的設(shè)計(jì)書為依據(jù)，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國(guó)情”的電力建設(shè)與發(fā)展的方針，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際的具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確的掌握原始資料，保證設(shè)計(jì)方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 氣主接線的設(shè)計(jì)步驟 2 電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠、變電站整體設(shè)計(jì) 的重要內(nèi)容之一。 電氣主接線設(shè)計(jì)的一般步驟： （ 1）原始資料分析。在分析原始資料的基礎(chǔ)上，各電壓等級(jí)擬定可采用的數(shù)個(gè)主接線方案。 （ 2）對(duì)擬定的各方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出最好的方案。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對(duì)供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較，選用年運(yùn)行費(fèi)用最小的作為最終方案，當(dāng)然，還要兼顧到今后的擴(kuò)容和發(fā)展。 5 （ 3）繪制電氣主接線圖。按工程要求，繪制工程圖，圖中采用新國(guó)標(biāo)圖形符號(hào)和文字代號(hào)，并將所有設(shè)備的型號(hào)、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標(biāo)注在圖上。 主接線設(shè)計(jì)的基本要 求 2 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展性等四方面的要求。 （ 1）可靠性。為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠性的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不完善的情況，充分地做好調(diào)查研究工作顯得尤為重要。 為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，作出切合實(shí)際的決定。 （ 2）靈活性。電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)適應(yīng)在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運(yùn) 行要求。在調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時(shí)，可方便的停運(yùn)斷路器、母線及二次設(shè)備，并方便的設(shè)置安全設(shè)施，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行和對(duì)其他用戶的供電。 （ 3）經(jīng)濟(jì)性。方案的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在投資省、占地面積小、電能損耗小三個(gè)方面。 （ 4）發(fā)展性。主接線可以容易的從初期接線方式過(guò)渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，完成過(guò)渡期的改擴(kuò)建，且對(duì)一次和二次部分的改動(dòng)工作量最少。 接線方式的選擇 及確定 345 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電 所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過(guò)四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便、有利于安裝和擴(kuò)建。 (1)單母線接線 單母線接線雖然 具有 接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）故障檢修時(shí)，均需整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)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(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般 只適用于一臺(tái)主變壓器 和容量小、用戶對(duì)供電要求可靠性要求不高的場(chǎng)所 。 單母接線適用于： 11035電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 3回， 6回，才采用單母線接線方式 。 (2)單母 線 分段 若把單母線分成兩段，并在兩端之間裝設(shè)能夠分段運(yùn)行的開關(guān)電器，稱為單母線分 6 段接線。分段開關(guān)一般可選用斷路器或隔離開關(guān)，其運(yùn)行方式有并列運(yùn)行和分段運(yùn)行兩種。 1）用隔離開關(guān)分段的單母線接線 分段運(yùn)行時(shí)，各段相當(dāng)于單母線不分段狀態(tài)，任一 段母線故障或檢修時(shí)，僅停止對(duì)該段母線所帶負(fù)荷的供電；當(dāng)一條電源進(jìn)線發(fā)生故障或檢修時(shí)，則可經(jīng)過(guò)倒閘操作恢復(fù)對(duì)全部引出線的供電。并列運(yùn)行時(shí)，當(dāng)任一段母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，回應(yīng)器正常母線段的短時(shí)停電；當(dāng)一條電源進(jìn)線發(fā)生故障或檢修時(shí)，無(wú)需母線停電，只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)即可。 用隔離開關(guān)分段的單母線接線，運(yùn)行的可靠性和靈活性都較差，適用于由雙回路供電的、允許短時(shí)停電的二類負(fù)荷。 2）用斷路器分段的單母線接線 分段斷路器除了具有分段隔離開關(guān)的作用外，該斷路器還裝有繼電保護(hù)，除能切斷負(fù)荷電流或故障電流外 ，還可自動(dòng)分、合閘。母線檢修時(shí)不會(huì)引起正常母線的停電，可直接操作分段斷路器，拉開隔離開關(guān)進(jìn)行檢修；母線故障時(shí)，分段斷路器的繼電保護(hù)動(dòng)作，自動(dòng)切除故障段母線。因此，用斷路器分段的單母線接線，運(yùn)行的可靠性和靈活性都較大。 用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路；有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，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(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向 兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建 。 雖然，單母線分段接線不能克服某一回路斷路器檢修時(shí)，該回路要長(zhǎng)時(shí)間停電的缺點(diǎn)，同時(shí)這種接線在一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線上所有回路都要長(zhǎng)時(shí)間停電，但是單母線分段接線既保留了單母線接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上提高了供電的可靠性，因此這種接線得到了廣泛應(yīng)用，特別是在中小型發(fā)電廠和出現(xiàn)不多的 35220單母線分段適用于： 110356回及以上，則采用單母線分段接線。 這種接線方式適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為 35有足夠的可靠性和靈活性。 (3)雙母線接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且檢修另一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。 雙母線接線也存在一些缺點(diǎn)： 如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)跨條 ，則該回路在檢修期需要停電 ；在倒閘操作中隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作；工作母線發(fā)生故障時(shí)會(huì)引起整個(gè)配電裝置短時(shí)斷電；使用的隔離開關(guān)數(shù)目多，配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，占地面積較大，投資較高。 雙母線接線多用于電源和引出線較多的大中型發(fā)電廠和電壓為 220的供電可靠性和靈活性較高，尤其是加上旁路母線后，其優(yōu)越性更明顯，但當(dāng) 110電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定， 110 置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá) 7回，（ 110 5回（ 220，一般應(yīng)裝設(shè)專用的旁路斷路器和旁路母線。 (4)雙母線分段接地 雙母線分段，可以分段運(yùn)行 ，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接不通的母線上，對(duì)大容量且在需相互系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)載 11 回及以下時(shí)，母線不分段。 綜上幾種主接線的優(yōu)缺點(diǎn) 、 可靠性 、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性 ，根據(jù)設(shè)計(jì)的原始資料該變電所 可 選擇 單 母線 分段 接線方式。 由任務(wù)書給定的負(fù)荷情況可以確定該變電所主接線采用以下幾種方案進(jìn)行比較 ： 方案一 110用單母線分段接線方式， 35用單母線分段接線方式， 10荷不多，可采用單母線接線方式。 其接線特點(diǎn)： 11035用單母線分段接線方式使的線路接線簡(jiǎn)單、使用設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴(kuò)建，提高了線路運(yùn)行的可靠性和靈活性，也在一定程度上保證了供電的可靠性。 10荷不多，采用單母線接線方式，雖然線路同樣接線簡(jiǎn)單、設(shè)備少、操作方便等，但是當(dāng)母線及母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開全部電源，造成整個(gè)配電裝置停電；同時(shí)這種接線在一段母線或隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)該段母 線上所有回路都要長(zhǎng)時(shí)間停電。因此，其供電可靠性和靈活性較差，滿足不了本次設(shè)計(jì)的需求。 方案二 110用單母線分段接線方式， 35用單母線分段接線方式， 10采用單母線分段接線方式。 其接線特點(diǎn)： 11035線特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)同方案一， 10用單母線分段方式接線，雖然同樣不能克服單母線接線方式的缺點(diǎn)，但是它卻提高了線路運(yùn)行的可靠性和靈活性。在考慮到本次設(shè)計(jì)的變電所是一個(gè)中小型變電所和可靠、經(jīng)濟(jì)適用等方面因素，單母線分段接線方式滿足要求。 綜上比較，方案二的可靠性和靈活性都高于方案一，選 擇方案二。 本變電所 110兩回進(jìn)線，可采用單母線分段接線，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)切除故障段，保證正常母線不間斷供電。 35 10景出線較多，采用單母線分段接線方式。主變壓器 110中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接地，并裝設(shè)避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)。本所設(shè)兩臺(tái)所用變壓器，分別接在 10段母線上。電氣主接線如圖附 4 1所示（由于篇幅有限， 10出線、 35 線側(cè)出線均只畫了 6 回）。 8 1 1 0 k v 段1 1 0 k v 段S S Z 9 1 0 0 0 0 / 1 1 01 0 k v 段35F Z 3 5F Z 3 500G N 1 0 1 0 T / 3 0 0 0S N 1 0 1 0 / 3 0 0 0L A J 1 0G W 4 1 1 0 D / 6 0 0S W 4 1 1 0 / 1 0 0 0L C W D 2 1 1 0 4 0 0 / 5G W 4 1 1 0 D / 6 0 0J C C 2 1 1 0F Z 1 1 0G W 4 1 1 0 D / 6 0 0L C W D 2 1 1 0 4 0 0 / 5S W 4 1 1 0 / 1 0 0 0G W 4 1 1 0 D / 6 0 05G/10005/1000400/551200/55G/100051200/55/1000400/55G/1000G N 1 0 1 0 T / 3 0 0 0L A J 1 0S N 1 0 1 0 / 3 0 0G N 1 0 1 0 T / 3 0 0 0G N 1 0 1 0 T / 3 0 0 0F Z 1 0J D Z J 1 05G/1000555G/10005/1000400/551200/5G W 4 1 1 0 D / 6 0 0S W 4 1 1 0 / 1 0 0 0L C W D 2 1 1 0 4 0 0 / 5G W 4 1 1 0 D / 6 0 0G W 4 1 1 0 D / 6 0 0F Z 1 1 01 0 k v 段圖 4 1 電 氣 主 接 線 圖5 短路電流的計(jì)算 短路是電力系統(tǒng)中最 常見和最嚴(yán)重的的一種故障，所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。 引起短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。引起絕緣順壞的原因有：過(guò)電壓、絕緣材料的自然老化、機(jī)械損傷及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)不良等。此外，運(yùn)行人員的誤操作、鳥獸跨接在裸露的載流部分以及風(fēng)、雪、雨、雹等自然現(xiàn)象均會(huì)引起短路故障。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在電力系統(tǒng)各種故障中，單相接地短路占大多數(shù)，兩相短路較 9 少，而三相短路的機(jī)會(huì)最少，但三相短路 的短路電流最大，故障產(chǎn)生的后果也最為嚴(yán)重，必須給予足夠的重視。 因此采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 路電流計(jì)算的步驟 在 高壓 電網(wǎng) 短路電流 的 計(jì)算 中，通?？傠娍惯h(yuǎn)大于總電阻，所以 一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量：00準(zhǔn)電壓：1157準(zhǔn)電流： 1131003 *115 A 2231003 *37 A 3331003 * A 步驟： 1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算 至 同一基準(zhǔn)容量下； 2）給系統(tǒng)制定等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點(diǎn)； 4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化 ， 把供電系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減 并計(jì)算電抗； 5）計(jì)算短路電流、短路沖擊電流、短路容量； 6）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。 算過(guò)程 接線圖，繪制短路等效電路圖如圖附 5 1 所示。 10 1k 2 1如上，取基準(zhǔn)容量00準(zhǔn)電壓1157基準(zhǔn)電流 1131003 *115 A 2231003 *37 A 3331003 * A 各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下： (1)線路1：1X= 10*2100115 = 2)線路2：2X=10*2100115 = 3）三繞組變壓器的電抗標(biāo)幺值 主變壓器各繞組短路電壓為 1 = 1 2 1 3 2 31 ( % % % )2 +-k k U = 12*（ 17 = %1 2 2 3 1 31 ( % % % )2 +-k k U = 12*（ 17） = 0 3%1 3 2 3 1 21 ( % % % )2 +-k k U = 12*（ 17 + =各繞組的電抗標(biāo)幺值為 11 3X= 4X= 1 % *10000*100 100= X= 6X= 2 % *100 0 7X= 8X= 3 % *100 統(tǒng)兩臺(tái)主變壓器均投入運(yùn)行，短路等效電路圖如圖 5 2。 29 2圖中9X= 12 1X= 12* 在工程計(jì)算中，當(dāng)在高壓電網(wǎng)中短路時(shí)，取系統(tǒng)短路電流的最大瞬時(shí)值為2 （ 1）1 110發(fā)生三相短路時(shí) 短路電流為 = 19A I= A 短路沖擊電流為 A 短路容量 1=3k d I = 2）25 短路等效電路圖如圖 5 3 12 252 點(diǎn) 短 路 等 效 電 路 圖2= 2931+21 . 5 610 . 0 7 5 5 + * 0 . 1 0 52= A I= A 短路沖擊電流 A 短路容量 2=3k d I = 3) 30效短路電路圖如圖 5 4 353 點(diǎn) 短 路 等 效 電 路 圖9 39 3 71+ ( + )2 X= 5 . 510 . 0 7 5 5 + * ( 0 . 1 0 5 + 0 . 0 6 0 5 )2=A I= A 短路沖擊電流 A 短路容量 3=3k d I = 13 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，本變電所兩臺(tái)變壓器一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用時(shí)的短路電流計(jì)算及系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路電流（該短路電流與過(guò)電流保護(hù)有關(guān)）計(jì)算過(guò)程與上述過(guò)程類似，由于本系統(tǒng)的特殊性（只有 一無(wú)窮大電源供電），就不予以計(jì)算。 附錄表 I 1 短路電流計(jì)算結(jié)果匯總表 主變壓器 運(yùn)行方式 短路點(diǎn) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式 短路容量相短路電流 并列運(yùn)行 電氣設(shè)備的選擇 電氣裝置中的載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備，在正常運(yùn)行和短路狀態(tài)時(shí)，都必須安全可靠地運(yùn)行。為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。各種電氣設(shè)備選擇的一般程序是：先按正常工作條件選擇出設(shè)備，然后按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和 熱穩(wěn)定。 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確的選擇設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件 。電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇設(shè)計(jì)，必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和為今后的發(fā)展擴(kuò)建留有一定的余地。 2 （ 1）應(yīng)滿足各種運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況的運(yùn)行要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 （ 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件（如海拔、大氣污染程度和環(huán)境溫度等）校核。 （ 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。 （ 4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。 （ 5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種，以減少備品備件，方便運(yùn)行管理。 （ 6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用的未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 14 2 （ 1）類型和形式的選擇。根據(jù)設(shè)備的安裝地點(diǎn)、使用條件等因素，確定是選用戶外型還是戶外型；選用普通箱還是防污型；選用裝配式還是成套式；適合有人值班的還是滿足無(wú)人值班要求等。 （ 2）額定電壓。按電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的額定電壓于裝設(shè)地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓 （ 3）額定電流。所選電氣設(shè)備的額定電流溫度或其他條件修正后而得到的電流值），不得小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流，即 當(dāng)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)力和發(fā)熱兩種效應(yīng)，一方面供電設(shè)備和載流導(dǎo)體受到很大的電動(dòng)力作用，同時(shí)又使它們的溫度急驟升高，這可能使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣受到損壞。為此，在進(jìn)行電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇時(shí)，必須對(duì)短路電流進(jìn)行電動(dòng)力和發(fā)熱計(jì)算，以驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 (1) 當(dāng)導(dǎo)線通過(guò)正常最大負(fù)荷電流（計(jì)算電流）時(shí)，導(dǎo)線發(fā)熱的溫度不應(yīng)超過(guò)它的最高允許溫度 。根據(jù)最高允許溫度，可以計(jì)算出導(dǎo)線在某一截面的允許持續(xù)負(fù)荷電流（允許載流量）1這些載流量列成表格，在設(shè)計(jì)時(shí)按這些表格來(lái)選擇截面，叫做按發(fā)熱條件選擇截面，也叫做允許載流量選擇截面。按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面使，應(yīng)使導(dǎo)線的允許載流量110I。 (2) 短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 3 1）一般電器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 一般電器滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 2）母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 最大短路電流通過(guò)母線時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，應(yīng)小于母線的允許應(yīng)力，即 N/ 2m ），硬銅母線1137 鋁母線169 按下式計(jì)算：，式中 N M）。當(dāng)母線跨距數(shù)為 1 2時(shí)， M =8；當(dāng)母線跨距數(shù)大于 2時(shí)， M =10； 5 的截面系數(shù)（ 3m ）。三相平行母線的最大電動(dòng)力2 73 1 0*（ N）式中A）， K 為與載流導(dǎo)體形狀和相對(duì)位置有關(guān)的形狀系數(shù)，其值可根據(jù)+bm h 查相關(guān)圖 求得；矩形截面系數(shù) W = 26。（ l 為平行敷設(shè)的載流導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位 m； 位 m； b、 位 確定 3 因短路時(shí)間均大于 1s)。當(dāng)短路點(diǎn)離電源較遠(yuǎn)時(shí)（無(wú)限容量系統(tǒng)），可以認(rèn)為周期分量假想時(shí)間就等于短路的延續(xù)時(shí)間， 于距離短路點(diǎn)最近的保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間于快速和中速斷路器，可取 ，低速斷路器可取。不同地點(diǎn)的假想時(shí)間如下表 ： 附錄表 I 2 假想時(shí)間 大小 地點(diǎn) 后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間s 斷路器跳閘 時(shí)間s 短路持續(xù) 時(shí) 間 s 周期分量假想 時(shí)間，s 假想時(shí)間 s 主變 1104 10變 3553 0 15 5變 103 0壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) (1)主變 110 主變 110100003*110=由于 110斷路器選用 110 1000型；隔離開關(guān)選用 110D 600型；電流互感器選用 110，變比為400 5，級(jí)次組合為 D D， 15，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 16 為 65；電壓互感器和避雷器分別選用 110型和 設(shè)備有關(guān)參數(shù)見附錄表 I 3。 附錄表 I 3 主變 110安裝地點(diǎn)電氣條件 設(shè)備型號(hào)規(guī)格 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 110 1000斷路器 110D 600隔離開關(guān) 110 電流互感器 110 電壓互感器 10 避雷器 10 10 110 110 1103 10 30I A I A 1000 600 400 5 5 50 2 * 65 * = 2kA s 2kA s 221 *5=2205 214 *5=980 2(35 * *1=196 各個(gè)普通電器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)可以通過(guò)以上介紹的檢驗(yàn)方法和上表中的數(shù)據(jù)得出，各個(gè)普通電器都滿足要求。 1101010 (2)主變 35 主變 350I = 100003*斷路器選用 35 1000型，隔離開關(guān)選用 35G 1000型，電流互感器選用 35型，電壓互感器和避雷器分別選用 5型和 354. 附錄表 I 4 主變 35安裝地點(diǎn)電氣條件 設(shè)備型號(hào)規(guī)格 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 1000斷路器 35G 1000隔離開關(guān) 35 電流互感器 5 電壓互感器 5 5 35 35 353 35 17 30I A I A 1000 1000 1200 5 5 83 2 *95* 2kA s 4 = 1089 225 *4 = 2500 2(38*1 =上，各個(gè)普通電器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)可以通過(guò)以上介紹的檢驗(yàn)方法和上表中的數(shù)據(jù)得出，各個(gè)普通電器都滿足要求。 3555。 (3)主變 10 主變 10100003*斷路器選用 10 3000型，隔離開關(guān)選用 3000型，電流互感器選用 0型，電壓互感器和避雷器分別選用 0型和 10 5。 附錄 I 5 主變 10安裝地點(diǎn)電氣條件 設(shè)備型號(hào)規(guī)格 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 10m 3000斷路器 10T 3000隔離開關(guān) 10 電流互感器 10 電壓互感器 0避雷器 0 0 10 10 103 10 30I A I A 3000 3000 3000 5 0 25 160 2 *90*3 =18 2 2kA s 2kA s 240 *4 = 6400 275 *5 = 28125 2(50 * 3) *1= 22500 同上，各個(gè)普通電器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)可以通過(guò)以上介紹的檢驗(yàn)方法和上表中的數(shù)據(jù)得出，各個(gè)普通電器都滿足要求。 1005。 10 戶外配電裝置的匯流母線多采用軟導(dǎo)線，因此 （ 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 110最大負(fù)荷利用小時(shí) 4800 h，查表 3濟(jì)電流密度2則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為 = 30選 35型鋼芯鋁絞線。 （ 2）校驗(yàn)發(fā)熱條件。查附錄表 1和表 2得， 30時(shí) 35型鋼芯鋁絞線的允許載流量為 1 70 A = ， 因此滿足發(fā)熱條件。 （ 3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。查表附錄 5知， 35所選 35滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 （ 4）校驗(yàn)熱穩(wěn)定度。滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為 I * 310 * 310 * 是計(jì)算系數(shù)，與線路電壓，接線方式及導(dǎo)線材料有關(guān) ） 實(shí)際選用的母線截面 35流母線選 35鋼芯鋁絞線。 19 （ 2）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。查附錄表 5 知， 35上鋼芯鋁絞線最小允許截面為25 2所選 35 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 （ 3）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為 I * 310 * 310 * 48 2實(shí)際選用的母線截面 400 2248 2所以熱穩(wěn)定度滿足要求。 主變 35引出線也選 400 鋼芯鋁絞線，計(jì)算過(guò)程從略。 35（ 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。線路最大持續(xù)工作電流為 30I331 0 * 1 0 / 0 3 * 3 5 194 根據(jù)年最大負(fù)荷利用小時(shí)500h，查表附錄 4 知，經(jīng)濟(jì)電流密度2導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為 30選 150 型鋼芯鋁絞線。 （ 2）按發(fā)熱條件校驗(yàn)。查附錄表 1 和表 2 得， 30時(shí) 150 型鋼芯鋁絞線的允許載流量為145A=94A，因此滿足發(fā)熱條件。 （ 3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。查附錄表 5 知， 35上鋼芯鋁絞線最小允許截面為25 2因此 150 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 （ 4）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為 I * 310 * 310 * 31 2實(shí)際選用的導(dǎo)線截面 150 2，故 10流母線選用 0*4 型矩形鋁母線。 （ 2）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為 I * 310 * 310 * 實(shí)際選用的母線截面 A=40*4=160 2，故母線截面的形狀系數(shù)可取 K 1（ K 為載流導(dǎo)體形狀和相對(duì)位置有關(guān)的形狀系數(shù)）。 三相短路沖擊電流在中間相產(chǎn)生的電動(dòng)力為 273 * 1 0 = 3 2 71 . 23 * 1 * ( 8 8 . 6 2 6 * 1 0 ) * * 1 00 . 2 5 -= 母線的彎曲力矩為 M=10 m 母線的截面系數(shù)為 W= 26 20 8 * 0 0m 母線受到的最大計(jì)算應(yīng)力為 =W= 0 610 2 3 5 * ( 2 * 4 5 3 5 ) 87.7 m，所以避雷針在出線構(gòu)架高度上的水平保護(hù)半徑為 ( 2 ) ( 2 )x r x r xr h h h h h h= - - - = 3 5 * ( 2 * 4 5 3 5 ) 1 2 . 5 * ( 2 * 4 5 1 2 . 5 ) - =12.8 m 而其最遠(yuǎn)點(diǎn)距避雷針 11.5 m 見出線架構(gòu)在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)。 避雷針在建筑物高度上的水平保護(hù)半徑為 ( 2 ) ( 2 )x r x r xr h h h h h h= - - -= 3 5 * ( 2 * 4 5 3 5 ) 7 * ( 2 * 4 5 ) - 7 = 19.8 m 而其最遠(yuǎn)點(diǎn)距避雷針 18.7 m 見建筑物也在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，變電所裝設(shè)的兩支 35 m 等高避雷針能保護(hù)變電所內(nèi)的所有設(shè)施。 為防止線路侵入的雷電波過(guò)電壓，在變電所 12 110 線段架設(shè)避雷線，主變壓器各側(cè)出口分別安裝閥型避雷器。為保護(hù)主變壓器中性點(diǎn)絕緣，在主變壓器 110 中性點(diǎn)裝設(shè)一臺(tái)避雷器。 接地裝置設(shè)計(jì) 110 大電流接地系統(tǒng)，其接地電阻要求不大于 35 統(tǒng)的接地電阻應(yīng)不大于 10， 10 統(tǒng)的接地電阻要求不大于 10，所以共用接地裝置的接地電阻應(yīng)不大于 地裝置可以采用 10 根直徑 50 鋼管做接地體，垂直埋入地下，用 40*4 2扁鋼焊接相連，環(huán)形布置。 8 小結(jié) 本變電所二次側(cè)的電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、消弧線圈、無(wú)功補(bǔ)償和繼電保護(hù)的配置與整定計(jì)算、所用電設(shè)計(jì)等因本設(shè)計(jì)要求而不做考慮。 23 參考文獻(xiàn) 1熊信銀 部分（第三版） M. 北京 : 中國(guó)電力出版社 ,2004. 1022陳躍 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