風(fēng)電場(chǎng)大型主接線設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要風(fēng)能作為一種清潔能源，現(xiàn)在已越來越受到各個(gè)國(guó)家重視。雖然風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)與常規(guī)的設(shè)計(jì)原理幾乎一樣，但是由于其本身的裝機(jī)容量小等原因，又與常規(guī)的設(shè)計(jì)有一定的區(qū)別。此次風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面：方案的設(shè)計(jì)及確定、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的選取、短路電流計(jì)算和開關(guān)器件的選取及校驗(yàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓一般為690v，通過箱式變壓器升高到35kv，并通過架空線連接到升壓變電站，主變壓器升高到110kv，送入電網(wǎng)。計(jì)算電壓偏移，來校驗(yàn)導(dǎo)線的性能。計(jì)算三相短路電流，來校驗(yàn)開關(guān)器件是否滿足要求。本次的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)方案采用的雙母線接線方式，適合于能夠擴(kuò)建的電廠。只建設(shè)一期工程的風(fēng)電場(chǎng)不適

2、用于本次設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)，主接線設(shè)計(jì)，集電線路第一章 緒論1.1 研究背景隨著煤炭等化石能源漸漸的枯竭，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源已經(jīng)越來越受到各個(gè)國(guó)家的重視。2013年3月，中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)發(fā)布了中國(guó)總體裝機(jī)情況，中國(guó)在2013年新增裝機(jī)容量為16088.7MW,同比增長(zhǎng)24.1%，累計(jì)裝機(jī)容量為91412.89MW，同比增長(zhǎng)21.4%，為世界第一。這些數(shù)據(jù)表明我國(guó)正大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。但由于我國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步較晚，相應(yīng)的技術(shù)不成熟，所以在我國(guó)的很多風(fēng)機(jī)制造企業(yè)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都需要從外國(guó)風(fēng)機(jī)制造商引進(jìn)技術(shù)。在我國(guó)缺少能夠真正自主研發(fā)且性能穩(wěn)定的風(fēng)機(jī)制造商。2013年

3、全球風(fēng)電的累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到318.137GW，新裝機(jī)容量每年都在快速的提升，這說明風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在全球都在快速發(fā)展。以丹麥的vistas、美國(guó)的ge、西班牙的gamasa等公司為其中的龍頭。歐洲的風(fēng)電事業(yè)起步早、技術(shù)成熟，在全球的風(fēng)機(jī)市場(chǎng)占有很高的份額。2013年全球風(fēng)電的累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到318.137GW，這說明風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在全球都在快速發(fā)展。且從2013年的全球總體裝機(jī)情況來看，非洲國(guó)家將會(huì)成為下一個(gè)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)大力發(fā)展的地區(qū)。風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)還有許多缺陷。因?yàn)轱L(fēng)的波動(dòng)性和隨機(jī)性導(dǎo)致其輸出特性的復(fù)雜化，頻率不穩(wěn)定。所以現(xiàn)在火電還是作為向電網(wǎng)輸電的主要部分，風(fēng)電的頻率不穩(wěn)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)

4、的崩潰。1.2 研究的目的及意義風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源的發(fā)電方式,已越來越受到世界各國(guó)的歡迎和重視。由于我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)起步較晚，相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)也不成熟。風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)與常規(guī)電廠的主接線設(shè)計(jì)，在電氣原理上是相同的，但是在實(shí)際主接線設(shè)計(jì)的時(shí)候又有所不同。風(fēng)電場(chǎng)主接線的很多設(shè)計(jì)方法都是按照常規(guī)電廠主接線的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但由于風(fēng)力發(fā)電與常規(guī)發(fā)電的區(qū)別，這些設(shè)計(jì)方法并不一定適合風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)。在進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量小、分布分散、出口電壓低等特點(diǎn)來進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。本次通過對(duì)國(guó)內(nèi)外主接線設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和風(fēng)電設(shè)備的研究，根據(jù)此次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)情況，來進(jìn)行這接線設(shè)計(jì)。希望此次的設(shè)

5、計(jì)能夠?qū)⒁M(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)的主接線設(shè)計(jì)提供參考。1.3 研究現(xiàn)狀風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分布；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓接線形式的確定；無功補(bǔ)償裝置的選擇；集電線路的選取。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出口電壓為690v，通過箱式變壓器將690kv提高到35kv，再將其通過集電線路匯集到升壓變電站。升壓變電站中的主變壓器將電壓提高到110kv與電網(wǎng)相連。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓低，如果不經(jīng)過箱式變壓器升壓，導(dǎo)體截面積需要做的很大，且損耗高。風(fēng)的隨機(jī)性和波動(dòng)性導(dǎo)致了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電壓不穩(wěn)定，需要無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，維持電壓恒定。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其單機(jī)容量很小，一般為1.5MW或2MW

6、。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般采用的是葉片旋轉(zhuǎn)的平面與風(fēng)的風(fēng)向垂直。這樣能夠吸收較大的風(fēng)功率。且風(fēng)機(jī)的分布應(yīng)避免尾流效應(yīng)。尾流效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的吸收的風(fēng)功率減少。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓方式一般為單母線接線、雙母線接線、雙母線分段接線方式等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓方式一般需要從可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)原則出發(fā)，能夠根據(jù)所要建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模、擴(kuò)不擴(kuò)建、可靠性要求高不高等因素來設(shè)計(jì)一個(gè)適合設(shè)計(jì)要求的合理的設(shè)計(jì)方案。風(fēng)電場(chǎng)的無功補(bǔ)償裝置一般為靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器（svg）。其既能夠發(fā)出無功功率，又能吸收無功功率，能夠根據(jù)母線上電壓的波動(dòng)，來調(diào)整其輸出或吸收無功功率。但一般由于svg需要維持其工作的電能較高，一般用fc與svg

7、配合使用，價(jià)格合理，性能好。風(fēng)電場(chǎng)的集電線路采用的導(dǎo)線一般為架空線或者電纜。架空線的造價(jià)低，容易受到雷擊。電纜價(jià)格高、可靠。架空線應(yīng)滿足載流要求、溫度要求、機(jī)械強(qiáng)度要求和電壓偏壓要求。1.4 本文主要工作內(nèi)容 本文設(shè)計(jì)的風(fēng)電場(chǎng)由20臺(tái)西門子SWT-2.3-93型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成。西門子SWT-2.3-93型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率為2.3 MW，電機(jī)型式為ABB異步電機(jī)，電機(jī)輸出電壓為690V，工頻50HZ。設(shè)計(jì)此風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線，風(fēng)場(chǎng)內(nèi)部輸電電壓等級(jí)為35kV，和電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線電壓等級(jí)為110kV。1）風(fēng)電場(chǎng)主接線的特殊性。分析常規(guī)電廠與風(fēng)電場(chǎng)在主接線設(shè)計(jì)方面的區(qū)別。明確風(fēng)電場(chǎng)在進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)時(shí)特

8、殊的設(shè)計(jì)。2）風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)方案。因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)的升壓方式的不同，具有不用的接線方式。接線方式包括單母線接線方式、雙母線接線方式、雙母線分段等。根據(jù)可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性三個(gè)原則選擇方案。3）主接線設(shè)備的選取。確定主接線設(shè)計(jì)方案后，選取箱式變壓器、主變壓器和導(dǎo)線選型。4）主接線設(shè)備校驗(yàn)。通過短路電流計(jì)算，對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器等開關(guān)元件是否滿足條件進(jìn)行校驗(yàn)。第二章 風(fēng)電場(chǎng)主接線特殊性 2.1 風(fēng)電場(chǎng)與常規(guī)發(fā)電廠的區(qū)別（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量小，一般為1.5MW或2MW，而一臺(tái)火電廠的單機(jī)容量要比風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量大的多。（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出口電壓低，一般為690v，需要經(jīng)過箱式變壓器將電壓

9、升高到35kv，而火電廠的發(fā)電機(jī)不需要通過箱式變壓器提高電壓。（3）風(fēng)的波動(dòng)性和隨機(jī)性，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)需要無功補(bǔ)償裝置，來對(duì)輸出電壓的幅值進(jìn)行補(bǔ)償。2.2風(fēng)電場(chǎng)與常規(guī)發(fā)電廠的主接線設(shè)計(jì)圖對(duì)比如圖所示，火電廠的發(fā)電機(jī)不需要像風(fēng)電場(chǎng)一樣，通過箱式變壓器將電壓升高?；痣姀S的發(fā)電機(jī)一般采用的是同步發(fā)電機(jī)，其主接線不需要無功補(bǔ)償裝置?；痣姀S的發(fā)電機(jī)數(shù)目少，且不用像風(fēng)電場(chǎng)一樣，需要將多臺(tái)風(fēng)機(jī)并起來，用集電線路與母線連接。2.3 風(fēng)電場(chǎng)的特殊性由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量低，地處偏僻，分布分散，所以主接線設(shè)計(jì)時(shí)需要將多臺(tái)風(fēng)機(jī)用集電線路連到35kv電網(wǎng)中，而火電廠的單機(jī)容量大，一般可達(dá)幾百M(fèi)W，所以不必像風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)

10、計(jì)需要好幾回集電線路。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出口電壓一般為690v，而火電廠的機(jī)組輸出電壓一般為6-25kv的電壓等級(jí)，所以火電廠主接線設(shè)計(jì)圖中的發(fā)電機(jī)不用通過集電變壓器升壓，而風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)需要。第三章 風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)方案3.1主接線主接線是發(fā)電廠或者變電所中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、消耗電能的電路也可以稱作為一次主接線。電氣主接線的設(shè)計(jì)方案對(duì)發(fā)電廠、變電廠的電氣設(shè)備的選取等。其設(shè)計(jì)應(yīng)遵守三個(gè)基本原則：可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。主接線是電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行地保障。3.2電氣主接線1）單元接線發(fā)電機(jī)直接與變壓器連接的一種電氣接線方式。本設(shè)計(jì)集電變壓器和風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了單元接線方式連接到35k

11、v母線。2）橋形接線橋形接線分為外橋和內(nèi)橋接線兩種方式。外橋接線適用于變壓器經(jīng)常發(fā)生故障或者線路較短的情況，當(dāng)存在穿越功率的情況下，也應(yīng)采用外橋接線。內(nèi)橋接線適用于變壓器不易發(fā)生故障、線路過長(zhǎng)和線路故障頻發(fā)的情況。本設(shè)計(jì)主變壓器與連個(gè)變電所之間的連接采用了外橋接線的方法。3）單母線分段接線單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)是重要用戶可以通過兩個(gè)電源供電，且當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，減小停掉的范圍。缺點(diǎn)是當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)擴(kuò)建時(shí)，需要向兩邊均衡擴(kuò)建；一段母線發(fā)生故障時(shí)，其還是需要所在回路還是需要停電；任一斷路器檢修時(shí)，所在回路都需要停電。當(dāng)對(duì)可靠性要求性不高時(shí)，可用分段隔開開關(guān)。對(duì)可靠性要求高時(shí)，可以用分段斷路器。本次設(shè)計(jì)一，

12、采用了單母線分段形式。4）雙母線雙母線的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行的方式可靠，可以通過倒母操作來實(shí)現(xiàn)母線發(fā)生故障或者檢修時(shí)不停電；調(diào)度靈活，擴(kuò)建時(shí)不需要像單母線分段接線那樣需要均衡擴(kuò)建。其缺點(diǎn)：任一斷路器檢修時(shí)，其所在回路仍然需要停電；倒母操作比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，導(dǎo)致人身和設(shè)備安全。增加了大量的隔離開關(guān)。本次設(shè)計(jì)二采用了雙母線接線形式。5）雙母線兩分段雙母線兩分段除了具有雙母線的優(yōu)點(diǎn)以外，還具有減少停電范圍的優(yōu)點(diǎn)。但相比于雙目線用了更多的開關(guān)元件。此次設(shè)計(jì)三采用了雙母線分段接線。3.3設(shè)計(jì)方案1）方案1圖1-1 單母線分段接線形式2）方案2圖1-2 雙母線接線方式3）方案3圖1-3 雙母線分段這接線形式

13、3.4方案選擇1)可靠性：方案1當(dāng)母線檢修時(shí)可以減少停電范圍。方案2當(dāng)母線檢修或者發(fā)生故障時(shí)可以通過倒母操作，來實(shí)現(xiàn)不停電。方案3在方案2的基礎(chǔ)上可以減小母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，倒母的范圍。2靈活性方案1當(dāng)電廠需要擴(kuò)建時(shí)需要均衡擴(kuò)建，且當(dāng)斷路器檢修時(shí)，所在回路不需要停電。方案2因?yàn)橛袃蓷l母線，所以不需要像方案1那樣均衡擴(kuò)建，且當(dāng)線路斷路器故障時(shí)候，可以不停電。方案3如方案2一樣。3經(jīng)濟(jì)性方案1是最經(jīng)濟(jì)的。方案2用了大量的開關(guān)性元件。方案3在方案2的基礎(chǔ)上多了分段斷路器，和兩個(gè)母聯(lián)隔離開關(guān)。綜合以上因素，我采用了方案2為此次風(fēng)電場(chǎng)的主接線設(shè)計(jì)方案。第四章 主接線設(shè)備的選型4.1風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備

14、包括箱式變壓器，主變壓器和架空線。箱式變壓器將風(fēng)機(jī)的出口電壓690v提高到35kv，在通過主變壓器升高到110kv，架空線將電能輸送到電網(wǎng)中。4.2箱式變壓器箱式變壓器的容量按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定功率扣除本機(jī)組所需要用的電量，留有10%的裕度。本次采用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)西門子SWT-2.3-93型風(fēng)力，發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量為2.3MW,其所擁的機(jī)組負(fù)荷為其單機(jī)容量的3%，功率因數(shù)為0.85，所以可求得箱式變壓器的容量為S集=1-3%2.31031.10.85=2887KVAR,此次設(shè)計(jì)采用了由S11-3150/35系列三相油浸無載調(diào)壓的箱式變壓器。型號(hào)連接組空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓（kw）（kw）

15、（%）（%）S11-3150-35Yd112.924.60.27表1-1 箱式變壓器型號(hào)參數(shù)4.3 主變壓器本次設(shè)計(jì)主變壓器與變電所之間的連接采用了外橋式接法，兩臺(tái)主變壓器互為備用。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器需要退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)主變壓器應(yīng)能夠承擔(dān)總傳輸功率的70%的容量。所以此次設(shè)計(jì)的主變壓器容量應(yīng)為S主=1-3%202.31030.7/0.85=36745KVA，我采用了SFZ10-40000/110的型號(hào)。其具體數(shù)據(jù)如下：型號(hào)電壓組合及分接范圍連接組空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓kv(kw)(kw)(%)(%)高壓低壓SFZ10-40000/11011081.25%6.3,6.610.5,11Y

16、nd1130.7147.90.210.5表1-2 主變壓器型號(hào)參數(shù)4.4導(dǎo)線的選型導(dǎo)線的選型應(yīng)滿足四個(gè)條件：截面積、機(jī)械強(qiáng)度、發(fā)熱條件和電壓損耗。截面積是根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度或工作電流密度計(jì)算得到。如果導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度不夠高，則導(dǎo)線易拉斷。所以在各種電壓等級(jí)下導(dǎo)線具有最小截面積。導(dǎo)體本身的電阻和其熱效應(yīng)，會(huì)使溫度升高，從而加速導(dǎo)線的老化，破化絕緣。所以所選的導(dǎo)線型號(hào)的允許電流應(yīng)大于其根據(jù)負(fù)荷計(jì)算出的電流，并應(yīng)根據(jù)溫度來進(jìn)行校正。在35kv線路中，允許的電壓變化浮動(dòng)不應(yīng)超過5%。 導(dǎo)線的截面積選取一般按照經(jīng)濟(jì)電流密度或工作電流密度所決定的。當(dāng)負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)5000h的時(shí)候，一般按照經(jīng)濟(jì)電流密度，其他情

17、況下是按照工作電流計(jì)算。而經(jīng)濟(jì)電流密度是按照常用的導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度曲線所確定的，再根據(jù)公式Sj=ImaxJ，來確定經(jīng)濟(jì)截面積。假設(shè)我們的負(fù)荷利用那個(gè)小時(shí)數(shù)大約在5000h左右，則j為1.03A/mm2，Imax應(yīng)為其所在回路長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)工作電流：Imax=Sn3Un=1500 3Un= 24.74（A），所以經(jīng)濟(jì)截面積Sj=24.741.03=24.02mm2，所以選擇LGJ-35 /6型號(hào)的導(dǎo)線，其數(shù)據(jù)如下：導(dǎo)線型號(hào)RX（/km）(/km)LGJ-35/60.90.433表1-3 導(dǎo)線型號(hào)及數(shù)據(jù)導(dǎo)線允許電流為為170A，滿足其發(fā)熱要求的導(dǎo)線允許電流為24.02A。假設(shè)鋪設(shè)導(dǎo)線的溫度為25，則

18、無須考慮溫度因素，所以LGJ30/6滿足發(fā)熱條件要求。在35kv電壓等級(jí)下，滿足機(jī)械強(qiáng)度允許最小的截面積應(yīng)為35mm2，所以LGJ30/6滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。電壓偏移計(jì)算：(1) 一條輸電線路的等值電阻和電抗分別為RL=0.924.5=22.05(） (1-1) XL=0.43324.5=10.6（） (1-2)由于輸電線路長(zhǎng)度為24.5km100km。故可以忽略電納的影響。所以，一條輸電線路的功率損耗為 SL=S一臺(tái)U352RL+jXL=2.3352(22.05+10.6)(1-3)=0.04+0.02j（Mvar）(1-3)線路總損耗：SL總=20SL=200.04+j0.02(1-4)=0

19、.8+j0.4（Mvar）(1-4)線路末端輸出功率:S1=46-(0.8+j0.4)=45.2-j0.4（Mvar）(1-5)線路側(cè)電壓損耗：UL1=(PLRL+QLXL)U35=2.322.0535=1.18kv(1-6)(2)一臺(tái)箱變的等值電阻、電抗、及勵(lì)磁功率R箱變=PSVN21000SN2=24.635210003.152=3.04（）(1-7)X箱變=VS%VN2100SN=73521003.15=8.64（）(1-8)S0=P0+jI0%SN100=0.0029+j0.23.15100(1-9) =0.003+j0.0063（Mvar）(1-9)一條輸電線路經(jīng)過線路損耗后的剩余功

20、率為：S=2.3-SL=2.3-0.04-0.02j=2.26-0.02j(1-10)一臺(tái)箱變的阻抗損耗： S箱變=SU352(RT+jXT)(1-11) =（2.262+0.022）352(3.04+j8.04)(1-11) =0.013+j0.034（Mvar）(1-11)箱變的阻抗總損耗：S箱勵(lì)=20S箱變=0.26+j0.68（Mvar）(1-12)箱變總的勵(lì)磁損耗：S箱勵(lì)=20S0=200.003+j0.0063(1-13)=0.06+j0.126（Mvar） (1-13)經(jīng)過箱變末端的功率為:S2=SL-S0-S箱變(1-14)=45.2-j0.4-0.26-j0.68-0.06-

21、j0.126(1-14) =44.88-j1.206（Mvar）(1-14)箱變電壓損耗： 由于一臺(tái)箱變的勵(lì)磁損耗低，所以忽略不計(jì)，所以箱變側(cè)的輸入功率為： ST1=2.3-SL=2.3-0.04-0.02j=2.26-j0.02(1-15)經(jīng)過箱式變壓器后的電壓降落：UL2=(PT1R箱變+QT2X箱變)U35(1-16) =2.263.04-0.028.6435=0.19（kv）(1-16) (3)一臺(tái)主變的等值電阻、電抗、及勵(lì)磁功率R箱變=PSVN21000SN2=24.635210003.152=0.11（）(1-17)X主變=VS%VN2100SN=10.535210040=3.22

22、（）(1-18)S主=P0+I0%SN100=0.03+j0.240100(1-19) =0.03+j0.08（）(1-19)一條輸電線路經(jīng)過箱式變壓器后的剩余功率：S=2.26-j0.02-0.013-j0.034(1-20) =2.247-j0.054（Mvar）(1-20)兩臺(tái)主變的阻抗損耗： S箱變=SU352(RT+jXT)(1-21) = 2.2472+0.0542352 0.11+j3.222(1-21) =0.013+j0.034（Mvar）(1-21)兩臺(tái)主變的勵(lì)磁損耗：S主勵(lì)=2S主=0.06+j0.16（Mvar）(1-21)經(jīng)過主變后的電壓損耗： ST2=S-S主勵(lì)(1

23、-22) =2.247-j0.054-0.06-j0.16 (1-22) =2.187-j0.214;(Mvar)(1-22)式中，S為一條輸電線路經(jīng)過箱式變壓器后減去主變勵(lì)磁損耗的功率UL3=PT2R主+QT2X主U35(1-23) =2.1870.11-0.2143.2235(1-23) =-0.449kv(1-23)所以總的損耗：（忽略兩臺(tái)主變的阻抗損耗中的電阻損耗） S總=SL+S箱阻+S箱勵(lì)+S主變+S主勵(lì)(1-22) =0.8+j0.4+0.26+j0.68+0.06+j0.126+j0.027+0.06+j0.16(1-22) =1.18+j1.393（Mvar）(1-22)總的

24、電壓偏移：UL=UL1+UL2+UL3(1-25) =1.18+0.19-0.449=0.921(1-25)因?yàn)殡妷浩茲M足35kv，偏移電壓不大于5%的額定電壓。所以LGJ-35/6符合條件。第五章 主接線設(shè)備校驗(yàn)5.1 短路簡(jiǎn)介 短路是一切非正常相與相之間或者相與地之間的發(fā)生通路的情況。短路故障的類型可以分為以下幾點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收希瑑上喽搪方拥毓收?，兩相短路故障，三相短路故障。單相接地短路故障發(fā)生的幾率約有70%，其次兩相短路，三相短路。三相短路故障最為嚴(yán)重。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，產(chǎn)生的短路電流會(huì)比額定電流數(shù)值大好幾倍，是電壓大幅度下降，或者引起更為嚴(yán)重的后果大面積停電等影響。所以通過設(shè)計(jì)

25、通過算出其等值阻抗圖的各個(gè)短路點(diǎn)的三相短路電流，來作為選擇斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等器件選取的依據(jù)。5.2 等值阻抗圖及標(biāo)幺值計(jì)算圖3-1 短路點(diǎn)示意圖基準(zhǔn)容量：Sj=100MVA基準(zhǔn)電壓：取各級(jí)的平均電壓負(fù)荷以額定標(biāo)幺電抗為3.05，電勢(shì)為0.8的綜合負(fù)荷表示發(fā)電機(jī)的電勢(shì)以1.08表示1） 一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的標(biāo)幺值的計(jì)算：If=10030.690.85=83.674(kA)(4-1)Ie=2.330.690.85=2.26(kA)(4-2)I=5Ie=11.30(kA)(4-3)XG=IfI=If5Ie=7.40(4-4)2)一臺(tái)箱式變壓器的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算X箱變=Vs%SB1

26、00S箱變=71001003.15=2.22(4-5)3）一臺(tái)風(fēng)電機(jī)連接到35kv配電柜的線路電抗標(biāo)幺值計(jì)算:X線=0.39524.5100352=0.79(4-6)4）一臺(tái)主變壓器的電抗標(biāo)幺值計(jì)算X主=VS%SB100S主=10.510010040=0.26(4-7)所以20臺(tái)風(fēng)機(jī)，20臺(tái)箱變和20條線路的總標(biāo)幺值X集電線路=（XG+X箱變+X線）/20(4-8) =7.40+2.22+0.7920=0.52(4-8)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的主變的電抗標(biāo)幺值：X主并=0.262=0.13(4-9)5.3 A、B、C三點(diǎn)的三相短路電流計(jì)算:圖3-2 A點(diǎn)短路示意圖A點(diǎn)短路計(jì)算A點(diǎn)為風(fēng)機(jī)和箱變之間短路點(diǎn)，

27、風(fēng)機(jī)側(cè)為低壓側(cè)，不予考慮。風(fēng)機(jī)和短路點(diǎn)距離很短，忽略這段電抗。故障輸電線路A點(diǎn)右側(cè)的箱變電抗和輸電線路電抗：X故=X箱+X故障線路=2.22+0.79=3.01(4-10)A短路點(diǎn)右側(cè)的19臺(tái)風(fēng)機(jī)，箱變組成的電路：X19臺(tái)風(fēng)機(jī)=（XG+X箱變+X線）/19(4-11) =7.40+2.22+0.7919=0.548所以等效電抗為：X等效=X一臺(tái)箱變+X故障線路+（X主變/X19臺(tái)風(fēng)機(jī)）(4-12) =3.01+0.13/0.548=0.312(4-12)短路點(diǎn)的總的起始次暫態(tài)電流為：IA=13.12=0.32(4-13)基準(zhǔn)電流：IB=SB3Vav=100337.5=1.54（kA）(4-14

28、)沖擊電流:I無窮大=2KshIAIB=21.80.321.54(4-15) =1.25KA(4-15)式中，Ksh為高壓時(shí)取1.8。B點(diǎn)短路計(jì)算：圖3-3 B點(diǎn)短路示意圖B點(diǎn)短路計(jì)算(1)三相短路計(jì)算：短路點(diǎn)距離35kv母線4.5km處：B短路點(diǎn)右側(cè)的無窮大系統(tǒng)，由其提供的起始次暫態(tài)電流： I無窮大=1X無窮大=10.13=7.69(4-16)B短路點(diǎn)右側(cè)的19臺(tái)風(fēng)機(jī)，箱變組成的電路： X19臺(tái)風(fēng)機(jī)=（XG+X箱變+X線）/19(4-17)因?yàn)楣收宵c(diǎn)的距離距離20條輸電線路匯合點(diǎn)短，其等值阻抗可忽略不計(jì)。由發(fā)電機(jī)提供的起始次暫態(tài)電流： I=E發(fā)X19臺(tái)風(fēng)機(jī)=1.080.548=1.97(4-

29、18)故障輸電線路風(fēng)機(jī)當(dāng)負(fù)荷處理，負(fù)荷以額定標(biāo)幺電抗為0.35，電勢(shì)為0.8： X線=0.39520100352=0.64(4-19)故障回路：X故=XG+X箱變+X線=7.40+2.22+0.64=10.26(4-20)由故障發(fā)電機(jī)提供的起始次暫態(tài)電流： I=E發(fā)X故=1.0810.26=0.11(4-21)短路點(diǎn)的總的起始次暫態(tài)電流為： IB”=I“+I變”+I=1.97+7.69+0.11=9.77(4-22)計(jì)算沖擊電流：發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.8I發(fā)=1.82IIB(4-23)=1.822.081.54=8.15（kA）(4-23)無窮大系統(tǒng)沖擊電流: I無窮大=2KshI無窮大”IB(

30、4-24)=21.87.691.54=30.14KA(4-24)式中，Ksh為高壓時(shí)取1.8。ish=I發(fā)+I無窮大=30.14+8.15=38.29（KA）(4-25)圖3-4 C點(diǎn)短路示意圖由發(fā)電機(jī)提供的起始次暫態(tài)電流：I=E發(fā)X集電線路=1.080.52=2.08(4-26)由無窮大系統(tǒng)起始次暫態(tài)電流為：I無窮大”=1X無窮大=10.13=7.69(4-27)短路點(diǎn)的總的起始次暫態(tài)電流為：IC=I“+I變”=2.08+7.69=9.77(4-28)基準(zhǔn)電流：IB=SB3Vav=100337.5=1.54（kA）(4-29)起始次暫態(tài)電流的有名值：IC=9.771.54=15.04（kA）(4-30)計(jì)算沖擊電流：發(fā)電機(jī)沖擊系數(shù)為1.8 I發(fā)=1.82IIB(4-31)=1.822.081.54=8.15（kA）(4-31)無窮大系統(tǒng)沖擊電流I無窮大=2KshI無窮大”IB=30.14（KA）(4-32)式中，Ksh為高壓時(shí)取1.8。ish=I發(fā)+I無窮大=30.14+8.15=38.29（KA）(4-33)兩相短路計(jì)算：圖3-5 正序等值阻抗圖圖3-6 零序等值阻抗圖X1=0.13/0.52=0.104(4-34)X