負荷計算及主變壓器的選擇

1、第二章負荷計算及主變壓器的選擇2.1 負荷的原始資料變電所為110kV城郊變電所，有三個電壓等級，高壓為110kV,中壓為35kV,低壓為 10kV。變電所建成后主要對本地區(qū)的工業(yè)和生活供電，并同其他地區(qū)連成環(huán)網(wǎng)。為選擇主 變壓器，確定變壓器各電壓等級出線側(cè)的最大持續(xù)電流，首先計算各電壓等級側(cè)的負荷， 包括站用電負荷（動力負荷和照明負荷）、10kV側(cè)負荷、35kV側(cè)負荷和110kV側(cè)負荷。 其中，I II類用戶占60%。2.1.1 110kV側(cè)負荷資料110kV側(cè)有2回出線，最大一回出線負荷為 30000KVA,每回出線長度為10km,負 荷功率因數(shù) cos 取0.8。110kV側(cè)最大負荷為

2、41.8MW,則110kV側(cè)用戶負荷為41.8/0.8=52.25MVA。2.1.2 35kV側(cè)負荷資料35kV側(cè)有4回出線，最大一回出線負荷為5000KVA,負荷功率因數(shù)cos取0.9035kV 側(cè)最大負荷為12.40MW,則35kV側(cè)用戶負荷為12.40/0.9=13.8MVA。2.1.3 10kV側(cè)負荷資料10kV側(cè)有16回出線，最大一回出線負荷為 5000KVA,負荷功率因數(shù)cos取0.85。10kV側(cè)最大負荷為26.3MW,則10kV側(cè)用戶負荷為26.3/0.85=30.9MVA。2.1.4 變電站的氣候與地理條件該地區(qū)最高氣溫42 °C,最低氣溫-15 °C,平

3、均氣溫20 °C,最高月平均氣溫為30°C, 最低月平均氣溫為-8°C,覆冰5mm,海拔高度小于1000m,最多風(fēng)向為西南、西北，地耐 力為2kg/cm,地震級8級以下，周圍環(huán)境無易燃及明顯污穢。2.2 變電所計算負荷的確定計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電 器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化 甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。2.2.1 負荷計算的要求電力系統(tǒng)設(shè)計時，必須具備確定的

4、電力負荷水平，電力負荷發(fā)展水平，一般以今后5-10 年中的某一年的負荷作為設(shè)計水平，而今后10-15年中的某一年的負荷作為遠景水平年。本次設(shè)計考慮5-10年規(guī)劃。2.2.2 負荷計算的方法目前負荷計算的常用方法有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法。需要系數(shù)法比較簡單因而廣泛使用，但當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而功率相差懸殊時，需要系 數(shù)法的計算結(jié)果往往偏小，較適用于計算變、配電所的負荷；二項式法是考慮用電設(shè)備和 大容量用電設(shè)備對計算負荷影響的經(jīng)驗公式，它適用于確定臺數(shù)較少而容量差別較大的低 干線和分支線的計算負荷；利用系數(shù)法以概率論為理論基礎(chǔ)，分析所用用電設(shè)備在工作時 的功率疊加曲線而得到的參數(shù)為依據(jù)來確定

5、計算負荷，計算結(jié)果接近實際負荷，但計算方 法復(fù)雜。本文選擇負荷計算的方法為需要系數(shù)法。需要系數(shù)法負荷計算公式：1 .有功計算負荷為Pjs Kd Pe（公式 2-1）式中 七 有功計算負荷，單位為kW;EPe 所有用電設(shè)備組的設(shè)備額定容量之和，但不包括備用設(shè)備容量，單位為kW；Kd 用電設(shè)備組的需要系數(shù)（110kV側(cè)Kd取0.9, 35kV側(cè)取0.85, 10kV側(cè)取0.8）。2 .無功計算負荷為Qjs = Pjstan（公式 2-2）式中 Qjs無功計算負荷，單位為kvar；tan對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cos的正切值。3 .視在計算負荷為Pjs八，、Sjs二（公式 2-3）cos式中Sjs視

6、在計算負荷，單位為kVA。4 .計算電流為Ijs=（公式 2-4）, 3Un式中 Ijs 計算電流，單位為A；Un用電設(shè)備額定電壓，單位為 kV。2.2.3 110kV側(cè)的計算負荷110kV側(cè)的總計算負荷為：52200kVA即：Sjsii0 =52.2MVA2.2.4 35kV側(cè)的計算負荷35kV側(cè)的總計算負荷為：13800kVA即：Sjs35 =13.82 MVA2.2.5 10kV側(cè)的計算負荷10kV側(cè)的總計算負荷為：30900kVA即：Sjs10=30.9 MVA2.2.6 變電所的最大計算負荷Sjs = Ss35+ Sjs10=13.82+30.9=44.72MVA110kV城郊變電所

7、負荷計算表如下：表2.1 110kV城郊變電所負荷計算表電 壓 等 級負荷名稱自然 功率 /MWKdcostan計算負荷變壓器 臺數(shù)及 容 量 /kVAP30MWQ30S30I 30AMvarMVA111 #280.90.80.725.218.932.80172.2兩臺0k2#3000527.020.2535.15202.9SFSZL7V小計K =0.841.7631.3252.2-31500/11035kV1 #50.850.900.484.252.044.8879.22#4.53.831.844.4072.63#4.23.571.714.1067.64#43.401.633.9064.3小

8、計K =0.8一12.045.8013.8210kV1 #3.50.800.850.622.801.743.54204.42#54.002.485.06292.13#43.201.984.05233.84#2.62.081.302.63151.85#43.201.984.05233.86#0.70.560.350.7141.07#10.800.501.0158.38#32.401.493.04175.59#4.23.362.084.25245.410#1.20.960.601.2169.911#1.81.440.891.82105.112#32.401.493.04175.513#2.21.7

9、61.092.22128.214#2.11.681.042.12122.415#21.600.992.02116.616#0.80.640.400.8146.8小計K =0.8一26.3022.0230.9母線側(cè)總負荷38.3427.1844.722.3 主變壓器的選擇在各級電壓等級的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用 戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情 況，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接 線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系 統(tǒng)510年發(fā)展

10、規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等 因素，進行綜合分析和合理選擇。2.3.1 變壓器類型的選擇一般正常環(huán)境的變電所，可選油浸式變壓器，企鵝應(yīng)優(yōu)先選用SL11等系列低損耗電力變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所，應(yīng)選用防塵型或著防 腐型變壓器。供電電壓偏低或電壓波動嚴重而用電設(shè)備對電壓質(zhì)量又要求較高的場所，可 選用有載調(diào)壓型變壓器，如 SZ系列配有載調(diào)壓開關(guān)的變壓器。2.3.2 主變壓器的選擇原則1）相數(shù)容量為300M似以下機組單元接線的變壓器和 330kv及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選 用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大，占地多，運行損耗也

11、較大。同時配電裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。2）繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普 通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。在發(fā)電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于3臺，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復(fù)雜和困難。3）繞組接線組別變壓器三繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致。否則，不能并列運行。電力系統(tǒng) 采用的繞組連接有星形" Y'和三角形" D'。在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列以要求限制3次諧波對電源等因素。根據(jù)以上原則，主變一般是 Y, D11常規(guī)接線。4）

12、調(diào)壓方式為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過主變的分接 開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)。從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓。另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓。通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓。因為可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁來實現(xiàn)調(diào) 節(jié)電壓，對于220kv及以上的降壓變壓器也僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時使用，一般 均采用無激磁調(diào)壓，分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。5)冷卻方式電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強迫風(fēng)冷 卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。2.3.3

13、主變壓器的選擇原則變壓器臺數(shù)要依據(jù)以下原則選擇：(1)為滿足負荷對供電可靠性的要求，根據(jù)負荷等級確定變壓器臺數(shù)，對具有大量 一、二級負荷或只有大量二級負荷，宜采用兩臺及以上變壓器，當(dāng)一臺故障或檢修時，另 一臺仍能正常工作。(2)負荷容量大而集中時，雖然負荷只為三級負荷，也可采用兩臺及以上變壓器。(3)對于季節(jié)負荷或晝夜負荷變化比較大時，從供電的經(jīng)濟性角度考慮；為了方便、 靈活地投切變壓器，也可以選擇兩臺變壓器。2.3.4 主變壓器的選擇原則主變壓器容量必須滿足電網(wǎng)中各種可能的運行方式時的最大負荷的需要，并且要考慮 到負荷的發(fā)展規(guī)劃，使所選變壓器容量切合實際的需要。如果主變壓器容量造的過大，臺

14、數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備 亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，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站安全可靠供電和 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量，對于有重要負荷的變電 所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證 用戶的一級和二級負荷，對一般變電所，當(dāng)一主變停運時，其他變電器容量應(yīng)能保證全部 負荷的70%-80%。所以，這里應(yīng)該選擇兩臺容量略小于最大計算負荷的變壓器。根據(jù)我國變壓器運行的實際條件、

15、實踐經(jīng)驗，并參考國外的實踐經(jīng)驗，Se按下式進行選擇較為合適：變壓器的額定容量：Sn >0.7XSjs(公式2-5)SN主變壓器的額定容量，KVA即：SN >0.0X44.72MVA= 31.23MVA=31230KVA主變壓器選用具有低損耗、低噪音、檢修周期長等性能的產(chǎn)品?？蛇x擇SFPS7-180000/2200(kA)型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)見下表 2-2:表2-2變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定 容量 (kVA)額定電壓(kV)空載 電流 (%)空載 損耗(KW)負荷損耗 (KW)阻抗電壓 (%)SFSZ7-31500/11031500高壓中壓低壓1.450.3高 1 中高 1 低中 1 低高-

16、中iWj -低中-低110士8 M.25%38.5 士2X2.5%1117510.517.56.5當(dāng)一臺主變不能正常工作時,只有一臺主變工作且滿載則,Si=31500KVA,占總負荷的百分比為31.5/44.72=70.4% ,滿足要求。第三章主接線設(shè)計方案變電所電氣主接線設(shè)計是依據(jù)變電所的最高電壓等級和變電所的性質(zhì)，選擇出一種與 變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的 重要組成部分。它表明變電所內(nèi)的變壓器、各電壓等級的線路、無功補償設(shè)備最優(yōu)化的接 線方式與電力系統(tǒng)連接，同時也表明在變電所內(nèi)各種電氣設(shè)備之間的連接方式。一個變電 所的電氣主接線包括高壓側(cè)、

17、中壓側(cè)、低壓側(cè)以及變壓器的接線。因各側(cè)所接的系統(tǒng)情況 不同，進出線回路數(shù)不同，其接線方式也不同。應(yīng)本著具體問題具體分析的原則，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、 負荷性質(zhì)、 出線回路數(shù)、設(shè)備特點、周圍環(huán)境及變電站規(guī)劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠 性、功能性、具有一定靈活性、擁有一定發(fā)展裕度的前提下，盡量選擇經(jīng)濟、簡單實用的 電氣主接線。電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和多樣性決定了我們不能教條地選擇。3.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主 接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求：1 .斷路器檢修時，不宜

18、影響對系統(tǒng)的供電。2 .斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保 證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電。3 .盡量避免變電所全部停運的可靠性。二、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。1 .為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負 荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。2 .為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設(shè)備，進行安全檢修， 而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電。3 .為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在 一次和二次設(shè)備裝置等

19、所需的改造為最小。三、經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。1 .投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投 資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所 推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。2 .占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、 絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。3 .電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加 電能損失3。3.2 電氣

20、主接線設(shè)計的基本原則電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、 技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù) 要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè) 計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。3.3 主接線接線方式的選擇3.3.1 主接線的一般接線形式電氣主接線是根據(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，在進出線路多時（一般超過四回）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 接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。在電壓等級出線超過四回時，宜采

21、用有母 線連接。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、調(diào)度自動化水平的提高及新設(shè)備新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變電 所電氣主接線形式亦有了很大變化。目前常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單 母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、1個半斷路器接線、橋形接線及線路變壓器組接線等。如下將結(jié)合電氣工程設(shè)計手冊第二章來概述自己在該變電所電氣主接線的設(shè) 計中所考慮過的接線形式。一、有匯流母線3.4 母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等 優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整 個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部

22、回路仍需短時停 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，并且電壓等級越高， 所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。適用范圍：110200KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回；3563KV,配電裝置 的出線回路 數(shù)不超過3回；610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5回時選用。2、單母線分段接線用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有 兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不問 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，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

23、，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需 向兩個方向均衡擴建。適用范圍：110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為 34回；3563KV配電裝置 的出線回路數(shù)為48回；610KV配電裝置出線為6回及以上時選用。3、單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。4、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對 用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè) "跨條"，則該回路在檢修期需要 停電。對于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路

24、器或母線檢修時，需 要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV220KV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達 7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè) 專用旁路母線。適用范圍：110220KV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當(dāng)110220KV配電裝 置在系統(tǒng)中處于重要地位，出線回路為 4回及以上時。3563KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù) 超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時；610KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線 需要帶電抗器時選用。5、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不 同的母線上，對大容量

25、且在需相互聯(lián)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，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積 較大，一般當(dāng)連接的進出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。為了保證雙母線的配電 裝置，在進出線斷路器檢修時(包括其保護裝置和檢修及調(diào)試)，不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。當(dāng) 110KV出線為7回及以上，220KV出線在4回以 下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。二、無匯流母線1、橋形接線當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式

26、接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分 為內(nèi)橋和外橋接線。(1)內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時， 采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。適用范圍：較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長， 故障率較高的情況。 (2)外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng) 有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器 LD,不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離 開關(guān)以供檢修LD時使用。當(dāng)線路故障時需停相應(yīng)的變壓器。所以，橋式接線，可靠性較 差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可 靠性放在首位，故

27、不選用橋式接線。適用范圍：較小容量的發(fā)電廠或變電所，并且變壓器的切換較為繁或線路較短，故障 率較少的情況。止匕外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線。2、35角形接線多角形接線的各斷路器互相連接而成閉合的環(huán)形，是單環(huán)形接線。為減少因斷路器檢修而開環(huán)運行的時間，保證角形接線運行的可靠性，以采用25角形為宜。并且變壓器與出線回路一對角對稱布置。此外，當(dāng)進出回路數(shù)較多時，我國個別水電廠采用了雙連四角 形接線，形成多環(huán)形，從而保證了供電的可靠性。但斷路器數(shù)量增多，有的回路連著三個 斷路器，布置和繼電保護復(fù)雜，沒有推廣使用。3.3.2方案擬定主接線應(yīng)通過原始資料分析結(jié)合實際情況來設(shè)計，主接線的設(shè)計還應(yīng)

28、該滿足可靠性、 靈活性、經(jīng)濟性。通過查閱設(shè)計手冊，對各電壓等級可有如下接線形式：方案一：因為本變電所有I、R類負荷，所以要求接線形式首先要保證其安全性和可 靠性，并結(jié)合110KV變電站典型設(shè)計的要求，在此前提下變電所主接線方案采用下述接線 方式：110kV側(cè)：采用雙母線接線，優(yōu)點是供電可靠，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；調(diào)度靈活；擴建方便。缺點是接線復(fù)雜，設(shè)備多，母線故障有短時停電以保證兩臺主變壓器供電的可靠性。35kV側(cè)：35kV出線4回，而由于本回路為重要負荷停電對其影響很大，因而選用雙 母帶旁路接線方式。優(yōu)點是雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修

29、中的回路斷路器工 作，使該回路不致停電。缺點是多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對 于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。10kV側(cè)：采用一股單母線分段的接線方式，優(yōu)點：母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶 可以從不同段引出兩個回路，有兩個供電電源；一段母線故障時（或檢修），僅停故障（或檢修） 段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。缺點:當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，接在該段母線上的電源和出線，在檢修期間必須全部停電；任一回路的斷路器檢修時，該回路必須停止工作。方案二：110kV優(yōu)點是供電可靠，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母 線故障后

30、，能迅速恢復(fù)供電；調(diào)度靈活；擴建方便。缺點是接線復(fù)雜 ，設(shè)備多，母線故障有 短時停電以保證兩臺主變壓器供電的可靠性。35kV采用雙母線接線，優(yōu)點是供電可靠，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷， 一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；調(diào)度靈活；擴建方便。缺點是接線復(fù)雜，設(shè)備多，母線故障有短時停電以保證兩臺主變壓器供電的可靠性。10KV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線，這種接線方式是單母線分段和單母線帶旁路 接線的結(jié)合。在實際使用中減少斷路器的數(shù)目，提高經(jīng)濟性，常常用分段斷路器兼作旁路 斷路器。這種接線方式運行靈活方便，具有足夠的可靠性，適用于容量不大的中小型發(fā)電 廠和變電所。將兩種方案進行綜合比較如下表

31、3-1所示：表3-1主接線方案比較表項案方案一：110KV側(cè)雙母線接 線，35KV側(cè)雙母線帶旁路 接線、10KV側(cè)單母分段接 線。方案二、110KV側(cè)雙母線接線，35KV側(cè)雙母線接線、10KV側(cè) 單母分段帶旁路母線接線?？煽啃?.110KV接線簡單，設(shè)備本 身故障率少；2.110KV故障時，停電時間 較長。1 .可靠性較圖;2 .有兩臺主變壓器工作，保證了 在變壓器檢修或故障時，不致使 該側(cè)不停電，提高r可靠性。靈活性1.110KV運行方式相對簡 單，靈活性差；2.各種電壓級接線都便于擴 建和發(fā)展。1.各電壓級接線方式靈活性都 好；2.110KV電壓級接線易于擴建 和實現(xiàn)自動化。經(jīng)濟性設(shè)備相對

32、少，投資小。1 .設(shè)備相對多，投資較大；2 .母線采用雙母線帶旁路，占地 面增加。通過對兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，結(jié)合典型設(shè)計原則，現(xiàn)確定 第二方案為設(shè)計最終方案4。主接線圖見附錄第四章短路電流的計算4.1 短路故障產(chǎn)生的原因工業(yè)與民用建筑中正常的生產(chǎn)經(jīng)營、辦公等活動以及人民的正常生活，都要求供電系 統(tǒng)保證持續(xù)、安全、可靠地運行.但是由于各種原因，系統(tǒng)會經(jīng)常出現(xiàn)故障，使正常運行狀 態(tài)遭到破壞。短路是系統(tǒng)常見的嚴重故障。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之問或地與相之間的短接。系統(tǒng)發(fā)生短路的原因很多，主要有 ：1 .設(shè)備原因電氣設(shè)備、元件的損壞。如：設(shè)備絕緣部分自然老化

33、或設(shè)備本身有缺陷，正常運行時 被擊穿短路；以及設(shè)計、安裝、維護不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路的功能。2 .自然原因氣候惡劣，由于大風(fēng)、低溫、導(dǎo)線覆冰引起架空線倒桿斷線；因遭受直擊雷或雷電感 應(yīng)，設(shè)備過電壓，絕緣被擊穿等。3 .人為原因工作人員違反操作規(guī)程帶負荷拉閘，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，造成金屬性短路；人為疏忽接錯線造成短路或運行管理不善造成小動物帶電 設(shè)備內(nèi)形成短路事故等4。4.2 短路故障的危害供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運行時阻抗小很多，短路電流通常超過正常工 作電流幾十倍直至數(shù)百倍以上，它會帶來以下嚴重后果：1 .短路電流的熱效應(yīng)巨大的短路電

34、流通過導(dǎo)體，短時間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設(shè)備過 熱而損壞。2 .短路電流的電動力效應(yīng)由于短路電流的電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的電動力。如果電動力過大或設(shè)備結(jié) 構(gòu)強度不夠，則可能引起電氣設(shè)備機械變形甚至損壞，使事故進一步擴大。3 .短路系統(tǒng)電壓下降短路造成系統(tǒng)電壓突然下降，對用戶帶來很大影響。例如，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與 端電壓平方成正比。同時電壓降低能造成照明負荷諸如電燈突然變暗及一些氣體放電燈的 熄滅等，影響正常的工作、生活和學(xué)習(xí)。4 .不對稱短路的磁效應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不對稱短路電流的磁效應(yīng)所產(chǎn)生的足夠的磁通在鄰近的電 路內(nèi)能感應(yīng)出很大的電動勢。5 .短路時的停電

35、事故短路時會造成停電事故，給國民經(jīng)濟帶來損失。并且短路越靠近電源，停電波及范圍 越大。6 .破壞系統(tǒng)穩(wěn)定造成系統(tǒng)瓦解短路可能造成的最嚴重的后果就是使并列運行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn) 定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電5。4.3 短路電流計算的目的在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀 態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會破壞對用戶的正常 供電和電氣設(shè)備的正常運行。為了確定線路接線是否需要采取限制短路電流的措施，保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正 常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，為選擇繼電保護方法和整定計算提

36、供依據(jù)， 驗算導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流計算，應(yīng)考慮5-10年的遠景發(fā)展規(guī)劃。4.4 短路點的確定短路點分別選取變電站的三級電壓匯流母線： 110kV側(cè)母線一fl , 35kV側(cè)母線一f2, 10kV側(cè)母線一f30110KV最大一回負荷出線短路-f4,35KV最大一回負荷出線短路-f5,10KV 最大一回負荷出線短路-f6。等值電路圖4-1所示：系統(tǒng)S1電源近似無窮大系統(tǒng)，系統(tǒng)S2電源容量為500MVA,要根據(jù)計算電抗查短路運算曲圖4-14.5 計算變壓器各繞組等值電抗標(biāo)么值基準：值 Sb=1500MVA ,Ub=Uav,前已選出了主變壓器（三繞組），其阻抗電壓百

37、分比，如4-1表。表4-1阻抗電壓阻抗電壓%高一中高低中一低10.517.56.5Us(1-2)%= 10.5, Us (1-3) %=17.5, Us (2-3) %=6.51.局壓側(cè)：Us1% = 2 (Us(1-2)% + Us(1-3)%Us(2-3)%)公式(1-1)1=2 (10.5+17.5-6.5)=10.751中壓側(cè)：Us2% = 2 (Us(1-2)% + Us(2-3)%-Us(1-3)%)1=2 (10.5+6.5-10.5)=-0.251低壓側(cè)：Us3% = 2 (Us(1-3)% + Us(2-3)%-Us(1-2)%)1 ，C /"、=2 (6.5+17

38、.5-10.5)=6.75所以：Usi%=10.75, Us2%=-0.25, Us3%=6.75_ ,2XT1-1=XT2-1=UX5100Sn公式(4-1)10.751001102*廿1.3()XT1-2= XT2-2二Us2%S2100XUNSn20.25 110X=-0.96()10031.5XT1-3= XT2-3=2 US3 % VU N A100Sn6.751001102人31.5=25.9(轉(zhuǎn)化為標(biāo)幺值為：X10*41.3 型0=2.56 211021Xii*= - 21X12*= - 225.9110101103515001102=-0.1915001102=17.664.6

39、短路電流的計算4.6.1 f1點短路時1化簡等值電路圖角-星變換，如圖2所示:X8*=X5*x6* =5.22X8*x9*_5.22 0.47- 5.22 0.47 2.14=0.31X14*X8*X9*5.22 2.141.43X 7* +X 8* +X 9*7.83X13*X7*+X8* +X9*圖4-2X15*x 7* x 9*X7* +X8*+X 9*0.47 2.147.830.13將圖4-2化簡得圖4-3則:x 17* x 1* +x 13*0.34x18* =x 2* +x14* =3.532.系統(tǒng)S1、S2對短路點的轉(zhuǎn)移電抗:X S1*= X17*+X 15*X 17*Xi5*

40、X18*=0.34+0.13+0.34 0.13 =0.483.53x S2* = X18*+x 15* S2X18*x5*3.53 0.13 l c18 15 =3.53+0.13+=5.0X17*0.34圖4-33.計算各電源提供的短路電流(1)系統(tǒng)S1： IbSB1500, 3Uav .3 110=7.87 (kA).，'1S1 = I S1 -XIb 7.87S1*0.48=16.4 (kA)ishS1=V2Ksh I S1 =2.55 16.4=41.82 (kA)(2)系統(tǒng)S2:1 S2S2500-3U av J 3 110=2.62 (kA)計算電抗:S2500 Xcas

41、2*S2*SB1500由Xcas2*=1.67和t=0S,查運算曲線的S2在0S時的短路電流標(biāo)幺值為IS2* =0.62,因此Is2=Is2*IS2 =0.62 2.62=1.62 (kA)ishS2亞KshIS2=2.55 1.62=4.13 (kA)4.計算總短路電流總短路電流為% =憶 + &=16.4+1.62=18.02 (kA)ish=ishsi+ishS2=45.95 (kA)兩相短路電流有名值:°、 J3-3If.2)= 忖=3Y18.02 =15.6 (KA)4.6.2 f 2點短路時1 .將圖4-2化簡彳#圖4-4則:X19*= X15* +X10* +X

42、11* =0.13+2.56+(-0.19)=2.502 .系統(tǒng)S1、S2對短路點的轉(zhuǎn)移電抗:XS1*=X17*+X19*X 17*X19*X18*=0.34+2.50+0.34 2.50 3.083.53x S2* = X18*+x 19*X8*X9*X17*=3.53+2.50+3.53 2.50 =32.00.343 .計算各電源提供的短路電流(1)系統(tǒng)S1:, SB 1500I B = = -=23.4 (kA)3Uav 3 3735kV圖4-4.，'1 S1 = I S1=-XS1*(2)系統(tǒng)S2:I S2S2500-3U av . 3 37=7.80 (kA)23.4=7.

43、60 (kA)3.08ishS1 = V2Ksh iSi=2.55 7.60=19.38 (kA)計算電抗:S2500 _Xcas2*S2*SB1500由Xcas2*=10.7和t=0S,查運算曲線的S2在0s時的短路電流標(biāo)幺值為Is2*=0,因此lS2 = ishS2(kA)4.計算總短路電流總短路電流為"'"I f2 = I si + I S2 =7.6 (kA)ish=ishsi+ishS2=19.38 (kA)兩相短路電流有名值:IfJ2)=也=咚 7.6 =6.58 (KA)4.6.3 f 3點短路時1.將圖4-2化簡彳#圖4-5則：x20* = x15*

44、 +x 10* +x12* =0.13+2.56+17.66=20.352.系統(tǒng)S1、S2對短路點的轉(zhuǎn)移電抗:x S1*= x17*+x 20*x17*x20* “CL 0.34 20.35 =0.34+20.35+ 22.65x18*3.53xS2* = x18* +x 20*x x3.53 20.3518 20 =3.53+20.35+:L55 =235.2x17*0.343.計算各電源提供的短路電流(1)系統(tǒng)S1:SB15003Uav .3 11=78.7 (kA)圖4-5_ ''I S1 = I S1=-xS1*87=3.47 (kA) 22.65ishS1=V2KSh

45、 IS1 =2.55 3.47=8.85 (kA)(2)系統(tǒng)S2:I S2S2500-3Uav J 3 11=26.2 (kA)500 =78.41500計算電抗:xcas2* = x S2* S2 =235.2SB由xcas2*=78.4和t=0S,查運算曲線的S2在0S時的短路電流標(biāo)幺值為Is2* =0,因此IS2 = ishS2(kA)4.計算總短路電流總短路電流為"'"1 fi = I si + I S2 =3.47 ( kA)ish = ishsi+ishS2 =8.85 (kA)兩相短路電流有名值：If3(2)=If3= 3.47 =3.0 (KA)2

46、24.6.4 f 4點短路時1 .將圖4-2化簡彳#圖4-6則：2 .系統(tǒng)Si、S2對短路點的轉(zhuǎn)移電抗：xS1*= x17*+X 15* X21*X17*X15*X18*=0.34+0.13+0.47+034 0.13 0.953.53.X18*X15*XS2* = x18*+X 15* x21S2X17*=3.53+0.13+0.47+3.53 0.13 =5.480.34(1)系統(tǒng)S1:SB15003Uav .3 115=7.87 (kA)圖4-6，'I S1 = I S1=-XIB 7.87Si*0.95=8.28 (kA)3 .計算各電源提供的短路電流ishS1=V2Ksh I

47、；1=2.55 8.28=21.1 (kA)(2)系統(tǒng)S2:I S2S23u av=2.51 (kA)計算電抗:x ca s2* = xS2S2*5.48Sb5001500=1.83由Xcas2*=1.83和t=0S,查運算曲線的S2在0S時的短路電流標(biāo)幺值為IS2* =0.55,因此Is2=Is2* I=0.55 2.51=1.38 (kA)S 2ishS2=72KshI；2=2.55 1.38=3.52 (kA)4 .計算總短路電流總短路電流為If4 = IS1 + Is2=9.66 ( kA)ish=ishS1+ishS2=24.62 (kA)兩相短路電流有名值：If4(2)= 3-If

48、/3) = 亨 9.66 =8.36 (KA)5 .6.5 f 5點短路時1 .將圖4-2化簡彳#圖4-7則：2 .系統(tǒng)S1、S2對短路點的轉(zhuǎn)移電抗：,X17*X19*X S1*= X17*+X 19* X22*X18*=0.34+2.50+0.57+0.34 2.503.653.53_x18*x19*X S2* = X18*+X 19* X22* X17*=3.53+2.50+0.57+3.53 2.50 =32.570.343 .計算各電源提供的短路電流(1)系統(tǒng) S1: I= SB = 1500B ;3UavJ3 37=23.4 (kA)圖4-7I si = I S1 = =6.41 (

49、kA)x S1* 3.65SIishS1 = V2Ksh IS1 =2.55 6.41=16.35 (kA)(2)系統(tǒng)S2:1 S2S2500=7.80 (kA)計算電抗:S2 ” 一 xca s2* = x S2* =32.57Sb500=10.81500由Xcas2*=10.8和t=0S,查運算曲線的S2在0s時的短路電流標(biāo)幺值為Is2*=0,因此IS2 = ishS2=°(kA)4.計算總短路電流總短路電流為".''."I f5 = I si + IS2 =6.41 ( kA)ish=ishS1+ishS2=16.35 (kA)兩相短路電流有

50、名值:,3If5(2)=y 也=6.41=5.55 (KA)24.6.6 f 6點短路時1 .將圖4-2化簡得圖4-8 則:2 .系統(tǒng)S1、S2對短路點的轉(zhuǎn)移電抗:、，_X17*X 20*XS1*= X17*+x 20* X23*S1X18*=0.34+20.35+0.21 + 0.34 20.35 22.863.53XS2* = X18*+x 20* X23*S2X18*X20*X17*.ukv=3.53+20.35+0.21 + 3.53 20.35 =235.4 0.343.計算各電源提供的短路電流(1)系統(tǒng) S1： IbSB15003Uav .3 11=78.7 (kA)圖4-8(2)

51、系統(tǒng)S2:計算電抗:,', IB 78.7I si = I si =3.44 (kA)x 22.86SIishsi = V2Ksh ISi=2.55 3.44=8.77 (kA)IS2 = -2b = .500 =26.2 (kA)S2 . 3U av .3 11x ca s2* = X S2*S2 =235.4Sb500 =78.51500由Xcas2*=78.5和t=0S,查運算曲線的S2在0S時的短路電流標(biāo)幺值為Is2*=0,因此I S2 = ishS2 =0( kA )4 .計算總短路電流 總短路電流為.".''."I f6 = I si +

52、 IS2 =3.44 ( kA)ish=ishsi+ishS2 =8.77 (kA)兩相短路電流有名值:八 、3If6(2)=2值= 13.44 =2.97 (KA)4.5 短路電流的計算結(jié)果電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少, 三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應(yīng)給以足夠的重視。因 此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。各短路點短路電流計算結(jié)果統(tǒng)計如下表 4-2表4-2短路計算結(jié)果統(tǒng)計表短路點三相短路電流沖擊電流二相短路電流Ifi (3)(KA)Ichi(KA)Ifi (KA)fi18.0245.9515

53、.6f27.619.386.58f33.478.853.0f49.6624.628.36f56.4116.355.55f63.448.772.97第五章電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。安全、可靠、經(jīng)濟、合理是選擇 電氣設(shè)備的基本要求。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前 提下，選擇合適的電氣設(shè)備，盡量采用新技術(shù)，節(jié)約投資。電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不完全一樣，具體選擇方法也不完全相 同，但其基本要求是一致的。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：按正常工作條件下選擇設(shè)備的 額定電流、額定電壓及型號，按短路情況下校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定以及開關(guān)的開斷能 力。5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1 .電氣設(shè)備的額定電壓Un電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的