220KV變電站設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

WORD格式1/97南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)引言隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷的增長，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)和綜合自動(dòng)化水平也不斷提高，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，新技術(shù)、新電力設(shè)備日新月異，該地原有變電所設(shè)備陳舊，占地較大，自動(dòng)化程度不高，為滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活的需要，電網(wǎng)正在進(jìn)行大規(guī)模的改造，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高、更新的要求。建設(shè)新的變電所，采用先進(jìn)的設(shè)備，使其與世界先進(jìn)變電所接軌，這對(duì)提高電力網(wǎng)的供電可靠性，降低線路損耗，改善電能質(zhì)量，增加電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有很大的現(xiàn)實(shí)意義。1、緒論由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)的提高，綜合自動(dòng)化水平的需求，使變電所設(shè)計(jì)問題變得越來越復(fù)雜。除了常規(guī)變電所之外，還出現(xiàn)了微機(jī)變電所、綜合自動(dòng)化變電所和無人值班變電所等。目前，隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改革工作的開展，對(duì)變電所設(shè)計(jì)也提出了更高、更新的要求。1.1我國變電所發(fā)展現(xiàn)狀變電技術(shù)的發(fā)展與電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備的制造水平密切相關(guān)。近年來，為了滿足經(jīng)濟(jì)快速增長對(duì)電力的需求，我國電力工業(yè)也在高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前我國建成的500kV變電所有近200座，220kV變電所有幾千座；500kV電網(wǎng)已成為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，大經(jīng)濟(jì)區(qū)之間實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，最終將實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。電氣設(shè)備的制造水平也在不斷提高，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量都有了較大的改進(jìn)。除空氣絕緣的高壓電氣設(shè)備外，GIS、組合化、智能化、數(shù)字化的高壓配電裝置也有了新的發(fā)展；計(jì)算機(jī)監(jiān)控微機(jī)保護(hù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中全面推廣采用；代表現(xiàn)代輸變電技術(shù)最高水平的750kV直流輸電，500kV交流可控串聯(lián)補(bǔ)償也已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)行。我國電網(wǎng)供電的可靠性近年來也有了較大的提高，在發(fā)達(dá)國家連續(xù)發(fā)生嚴(yán)重的電網(wǎng)事故的同時(shí)，我國電網(wǎng)的運(yùn)行比較穩(wěn)定，保證了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。1.2變電所未來發(fā)展需要解決的問題第1頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)在未來，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，變電技術(shù)還將有新的發(fā)展，同時(shí)也給電力工程技術(shù)人員提出了一些需要解決的問題，例如：高壓、大容量變電所深入負(fù)荷中心進(jìn)入市區(qū)所帶來的如何減少變電所占地問題、環(huán)境兼容問題；電網(wǎng)聯(lián)系越來越緊密，如何解決在事故時(shí)快速切除隔離故障點(diǎn)，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題；系統(tǒng)短路電流水平不斷提高，如何限制短路電流問題；在保證供電可靠性的前提下，如何恰當(dāng)?shù)倪x擇主接線和電氣設(shè)備、降低工程造價(jià)問題等。1.3地區(qū)變電所的未來發(fā)展變電所實(shí)現(xiàn)無人值班是一項(xiàng)涉及面廣、技術(shù)含量高、要求技術(shù)和管理工作相互配套的系統(tǒng)工程。它包括：電網(wǎng)一、二次部分、變電所裝備水平、通信通道建所以要實(shí)現(xiàn)變電所的無人值班，必須滿足一定的條件，主要有以下幾個(gè)方面：⑴變電所的基礎(chǔ)設(shè)施要符合要求。如：主接線力求簡單，運(yùn)行方式改變易實(shí)現(xiàn)，變壓器要具有調(diào)壓能力（可以是有載調(diào)壓變壓器或由調(diào)壓器與無載調(diào)壓變壓器相配合來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓），主開斷設(shè)備要具有較高的健康水平，操作機(jī)構(gòu)要能滿足遠(yuǎn)方拉合要求等。另外，所內(nèi)還要具備一定的基礎(chǔ)自動(dòng)化水平，用以完成對(duì)一些輔助性設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制（如主變風(fēng)扇的開停、電容器的投切等），以減輕調(diào)度端的工作量。⑵調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在達(dá)到部頒發(fā)的《縣級(jí)電網(wǎng)電力調(diào)度自動(dòng)化規(guī)X》中所要求的功能的基礎(chǔ)上，通過擴(kuò)展“遙控”用化要求。同時(shí)還要滿足RTU功能先進(jìn)、通道暢通可靠等條件。⑶企業(yè)要有一支高素質(zhì)的人才隊(duì)伍。這既是變電所實(shí)現(xiàn)無人值班建設(shè)的需也是變電所能否真正實(shí)現(xiàn)無人化運(yùn)行，發(fā)揮出應(yīng)有效益的要求。⑷對(duì)企業(yè)必須產(chǎn)生明顯的效益。因?yàn)樽冸娝獙?shí)現(xiàn)無人值班，無論是設(shè)備升級(jí)，還是上自動(dòng)化系統(tǒng)，需要有大量的資金投入。對(duì)企業(yè)來說，要搞無人值班～4座時(shí)，總體經(jīng)濟(jì)效益是不明顯的。這主要是因?yàn)橐环矫婵h調(diào)自動(dòng)化功能由于覆蓋率低而得不到充分發(fā)揮；另一方面企業(yè)又要為無人值班變電所的運(yùn)行、操作和管理工作配備一支隊(duì)伍，而從變電所減下來的人員由于數(shù)量少，達(dá)不到減人增效第2頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。所以說，要搞無人值班變電所，就必須要形成規(guī)模。實(shí)踐證明：一個(gè)縣級(jí)供電部門，在無人值班變電所數(shù)量達(dá)到50%以上時(shí)，才可能受到良好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)無人值班的幾點(diǎn)意見：⑴堅(jiān)持積極穩(wěn)妥的建設(shè)原則，要統(tǒng)籌規(guī)劃，作好可行性論證，因地制宜，量力而行，以點(diǎn)帶面，逐步展開。目前國家在無人值班變電所設(shè)計(jì)、建設(shè)到管理等方面還沒有制定出一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)導(dǎo)則或運(yùn)行管理辦法，各供電部門只能邊干，邊摸索，邊總結(jié)，為國家形成相應(yīng)的文件提供參考依據(jù)。⑵要防止“為無人而無人”的觀念。在縣級(jí)電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)時(shí)，建議在非樞紐所和用戶所可先行實(shí)現(xiàn)無人值班，而對(duì)電網(wǎng)影響大的樞紐所可考慮上綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。⑶要堅(jiān)持新建與改造并重的原則。對(duì)于新建變電所，有條件、有實(shí)力的縣局可以按照原電力部提出的小型化遠(yuǎn)景模式方案，一次到位實(shí)現(xiàn)變電所無人值班；對(duì)于條件尚不成熟的縣局，可通過對(duì)變電所進(jìn)行改造這條途徑，先從設(shè)備改造入手，提高基礎(chǔ)自動(dòng)化水平，分步驟實(shí)施，最終達(dá)到無人值班的要求。2、電氣主接線2.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求變電所電氣主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要組成部分。主接線的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。2.1.1主接線的設(shè)計(jì)原則⑴考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用事決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。⑵考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模。變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和第3頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源和出線回?cái)?shù)。⑶考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。⑷考慮主變壓器臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響。變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。⑸考慮備用容量的有無和大小對(duì)主接線的影響。發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。2.1.2主接線設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)我國原能源部關(guān)于《～500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2—88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。⑴可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過長期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線可靠性的標(biāo)志：①斷路器檢修時(shí)是否影響供電；②線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長第4頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；③變電所全部停電的可能性。⑵靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求：①調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。②檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶的供電。③擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。⑶經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。2.2主接線方案比較及確定根據(jù)對(duì)原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級(jí)可能采用的較佳方案列出。進(jìn)而，以優(yōu)化組合的方式，組成最佳可比方案。表2.1方案擬定表電壓等級(jí)方案Ⅰ方案Ⅱ220kV雙母線接線雙母帶旁路接線110kV雙母線接線雙母帶旁路接線10kV單母線接線單母分段接線2.2.1220kV和110kV主接線方案確定⑴方案Ⅰ：圖2.1雙母線接線第5頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)①線路故障斷路器拒動(dòng)或母線故障只停一條母線及所連接的元件，將非永久性故障元件切換到無故障母線，可迅速恢復(fù)供電。②檢修任一元件的母線隔離開關(guān)，只停該元件和一條母線，其他元件切換到另一母線，不影響其他元件供電。③可在任何元件不停電的情況下輪流檢修母線，只需將要檢修的母線上的全部元件切換到另一母線即可。④斷路器檢修可加臨時(shí)跨條，將被檢修斷路器旁路，用母聯(lián)斷路器代替被檢修斷路器，減少停電時(shí)間。⑤運(yùn)行和調(diào)度靈活，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要，各元件可靈活地連接到任一母線上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理接線。⑥擴(kuò)建方便，一般情況下，雙母線接線配電裝置在一期工程中就將母線構(gòu)架一次建成，近期擴(kuò)建間隔的母線也安裝好，在擴(kuò)建新元件施工時(shí)，對(duì)原有元件沒有影響。⑵方案Ⅱ：圖2.2雙母帶旁路接線加旁路母線雖然解決了斷路器和保護(hù)裝置檢修不停電的問題，但是旁路母線也帶來了如下的負(fù)面影響：①旁路母線、旁路斷路器及在各回路的旁路隔離開關(guān)，增加了配電裝置的設(shè)備，增加了土地，也增加了工程投資。②旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。第6頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)③保護(hù)及二次回路接線復(fù)雜。④用旁路代替各回路斷路器的倒閘操作，需要人來完成，因此帶旁路母線的接線不利于實(shí)現(xiàn)變電所的無人值班。近年來，系統(tǒng)地發(fā)展，系統(tǒng)接線可靠性的提高，新技術(shù)、新設(shè)備的采用，使得采用旁路母線的環(huán)境發(fā)生了較大的變化，主要有以下幾個(gè)方面：⑴由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷出現(xiàn)，例如現(xiàn)在廣泛采用的SF6斷路器、真空斷路器，運(yùn)行可靠性大幅度提高。連續(xù)不檢修運(yùn)行的時(shí)間不斷增長，SF6斷路器制造廠可保證20年不檢修。即使有時(shí)因操作機(jī)構(gòu)故障需要停電檢修，檢修的時(shí)間也很短。近年來彈簧機(jī)構(gòu)、液壓彈簧機(jī)構(gòu)等高可靠性的斷路器操作機(jī)構(gòu)也不斷涌現(xiàn)。因此，斷路器本身需要檢修的幾率不斷減少，而每次檢修的時(shí)間又非常短，旁路母線使用的幾率也在逐年下降。⑵由于繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化，維護(hù)工作大量減少，需要停電維護(hù)的幾率可以一套保護(hù)運(yùn)行，另一套保護(hù)停用更換插件，不需要旁路保護(hù)代替。⑶220kV及以下新設(shè)計(jì)的變電站，一般都按無人值班方式設(shè)計(jì)。旁路母線給無人值班帶來不便。鑒于上述情況，旁路母線的作用已經(jīng)逐年漸弱了。作為電氣主接線的一個(gè)重要方案帶旁路母線的接線已經(jīng)完成了它的歷史作用，現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種過時(shí)的故而220kV和110kV主接線均采用方案Ⅰ雙母線接線。2.2.210kV主接線方案確定⑴方案Ⅰ單母線接線如圖2.3。圖2.3單母線接線第7頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)⑵方案Ⅱ單母線分段接線如圖2.4。圖2.4單母線分段接線⑶10kV主接線兩種接線方式比較見表2.2表2.210kV主接線方案比較表方案項(xiàng)目方案Ⅰ方案Ⅱ可靠性相對(duì)較高，當(dāng)一段母線發(fā)生故障或可靠性可靠性低，無論檢修母線或設(shè)備故障、檢修都將造成整個(gè)配電裝置停電。當(dāng)任一連接元件故障，斷路器拒動(dòng)時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作斷開分段斷路器，將故障限制在故障母線X圍內(nèi)，非故障母線繼續(xù)運(yùn)行，整個(gè)配電裝置不會(huì)全停，也能保證對(duì)重要用戶的供電。靈活接線簡單，清晰，操作方便，擴(kuò)建容易。接線簡單，清晰，操作方便，擴(kuò)建容易性經(jīng)濟(jì)相對(duì)投資少、設(shè)備數(shù)量少，年費(fèi)用低。投資相對(duì)較高、設(shè)備數(shù)量稍多。性通過對(duì)兩種方案的綜合分析，方案Ⅱ在可靠性及靈活性方面占優(yōu)勢，方案Ⅰ在經(jīng)濟(jì)性方面稍占優(yōu)勢。由于考慮到該電廠需要的可靠性，方案Ⅱ可以滿足其供電需要，故最終方案選用方案Ⅱ單母線分段接線。2.2.2所用電主接線方案確定所用低壓母線主要為所用電提供電源，其接線方式為單母分段接線，如圖2.5所示。第8頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖2.5所用電接線方式2.3中性點(diǎn)運(yùn)行方式2.3.1中性點(diǎn)非直接接地⑴中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)不接地方式最簡單，單相接地時(shí)允許帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，供電連續(xù)性好，接地電流僅為線路及設(shè)備的電容電流。但由于過電壓水平高，要求有較高的絕緣水平，不宜用于110kV及以上電網(wǎng)。在6-63kV電網(wǎng)中，則采用中性點(diǎn)不接地方式，但電容電流不能超過允許值，否則接地電弧不易自熄，易產(chǎn)生較高弧光間歇接地過電壓，波及整個(gè)電網(wǎng)。⑵中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地當(dāng)接地電容電流超過允許值時(shí)，可采用消弧線圈補(bǔ)償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。⑶中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地當(dāng)接地電容電流超過允許值時(shí)，也可采用中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式。一般用于大型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。2.3.2中性點(diǎn)直接接地直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設(shè)備須立即切除，增加了斷路器負(fù)擔(dān)，降低供電連續(xù)性。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備造價(jià)，特別是在高壓，超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。所以適用于110kV及以上電網(wǎng)中。此外，在雷電活動(dòng)較強(qiáng)的山岳丘陵地區(qū)，結(jié)構(gòu)簡單的110kV電網(wǎng)，如采用直接接地方式不能滿足安全供電要求和對(duì)聯(lián)網(wǎng)影響不大時(shí)，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。第9頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2.3.3各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式⑴220kV及110kV均采用中性點(diǎn)直接接地。⑵10kV采用中性點(diǎn)不接地。3、變電所變壓器的選擇3.1主變壓器的選擇3.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的確定為保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，但一般不超過兩臺(tái)變壓器。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。對(duì)于大型超高壓樞紐變電所，裝設(shè)兩臺(tái)大型變壓器，當(dāng)一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，要切斷大量負(fù)荷是很困難的。因此，對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程具體情況，應(yīng)該安裝2～4臺(tái)主變壓器。這種裝設(shè)方法可以提高變電所的供電可靠性，變壓器的單臺(tái)容量以及安裝的總?cè)萘拷钥捎兴?jié)約，且可根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際增長的進(jìn)程，分期逐臺(tái)裝設(shè)變壓器，而不致積壓資金。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)及以上的主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量至少能保證所供的一級(jí)負(fù)荷或變電所全部負(fù)荷的60%～80%。通常一次變電所采用80%，二次變電所采用60%。3.1.2主變壓器型式的選用⑴變電所的主變壓器一般采用三相變壓器，如因制造和運(yùn)輸條件限制，在220kV的樞紐變電所中，一般采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器時(shí)，應(yīng)考慮裝設(shè)備用相。當(dāng)主變壓器超過一組，且各組容量滿足全所負(fù)荷的75%要求時(shí)，可不裝設(shè)備用相。⑵變電所中的主變壓器在系統(tǒng)有調(diào)壓要求時(shí)，一般采用有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷調(diào)壓，有利于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在新設(shè)計(jì)的變電所中，大都采用這種型式的變壓器。⑶與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。⑷三繞組變壓器的選擇第10頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢具有三種電壓的變電所，例如35/10kV關(guān)于三繞組主變壓器的阻抗和分接頭的選擇，說如下：1）三繞組變壓器的最大阻抗放在高、中側(cè)還是高、低側(cè)以及中低側(cè)，其短路容量對(duì)高壓系統(tǒng)定、繼電供電的電壓水平以及電壓的調(diào)大的影響，必須全面綜合的考慮這因。2）三繞組變壓器在制造上有兩種基本組合式：①升壓結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)繞組的排列為鐵芯—中壓—低壓—高壓繞組，故高、中壓間阻抗最大。②降壓結(jié)構(gòu)。其繞組排列為鐵芯—低壓—中壓—高壓繞組，故高、中壓間阻抗最大。3）雙繞組和三繞組變壓器的變比和分接頭可按制造變壓器低壓側(cè)的線間電壓為電105%110%2×2.5%的分接頭。若正常運(yùn)行時(shí)，高、低壓同時(shí)向中壓供電，則高壓繞組的電壓應(yīng)為電100%2×2.5%-1×2.5%、-3×2.5%或-4×2.5%。3.1.3主變壓器容量的選擇⑴為了正確的選出變壓器額定容量，要繪制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電所的年及日最高負(fù)荷和平負(fù)荷。⑵主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電系統(tǒng)～10年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，為了確定合理的變壓器容量，必須盡可能把5～10年負(fù)荷發(fā)展規(guī)劃做得正確，這是最根本⑶變壓器的最大負(fù)荷按下式確定為≥0∑P式中——變電所最大負(fù)荷；K——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)；∑——按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷。⑷如果變壓器容量按e≥∑M選出，那么，當(dāng)曲線的尖峰負(fù)荷短時(shí)間0.5～1h）時(shí)，則變壓器長時(shí)間工作在欠載狀下，從的安裝容量。在多數(shù)情況下，把變壓器的額定容量選擇到接于長運(yùn)行時(shí)間的第11頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)計(jì)最大負(fù)荷較為有利，同時(shí)考慮充分利用變壓器在正常情況下的過負(fù)荷能力。變壓器的過負(fù)荷能力，取決于晝夜負(fù)荷曲線的負(fù)荷系數(shù)，以及晝夜和年溫度變化特點(diǎn)，并取決于變壓器的冷卻方。⑸從年度損失和投資方面來講，變壓器過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)數(shù)大則經(jīng)。原蘇聯(lián)在選擇單臺(tái)變電所的額定容量時(shí)，計(jì)及變壓器允許的常性過負(fù)荷。根據(jù)對(duì)多數(shù)終端，分支和企業(yè)變電所的統(tǒng)計(jì)，Se=（0.75～0.8）M選擇較為此時(shí)，以變壓器的正常過負(fù)荷能力來承擔(dān)變壓器所峰負(fù)荷（連續(xù)運(yùn)行時(shí)不1h。因?yàn)樽儔浩鳛榫哂懈呖煽啃院偷褪鹿实目稍试S在網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)下有較大的過負(fù)荷，其壽命并不怎么縮短。⑹對(duì)兩臺(tái)變壓器的變電所，變壓器的額定容量可按下Se=0.8PM即按80%的全部負(fù)荷選擇，因此變電所的安容量為∑Se=2×0.8P=1.6PM當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)80%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電。取Se=0.6P，則當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)60%的負(fù)荷供電，考慮變壓器的過負(fù)荷能力為40%，則可保證84%負(fù)荷的供電。由于一般變電所中，大約有25%的非重要負(fù)荷，在事故狀態(tài)下可以切除，因此，采用Se=0.6P，對(duì)變電所保證重要負(fù)荷來說⑺提高供電可靠性，在1989年我國原能源部所頒的SDJ2—88標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變?nèi)萘繎?yīng)保證所全部負(fù)荷的80%，這樣，將變壓器的過負(fù)荷能力考慮進(jìn)去，大致可以滿足全部負(fù)荷的要。3.1.4主變壓器容量的計(jì)算110kV和10kV負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)為0.9110kV與10kV負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為0.9，故有：電壓等級(jí)側(cè)全部負(fù)荷：max=（Σmax/COSθ）×0.9=[（40+27+23+14）/0.9+38/0.85]×0.9=160.262×0.9=144.236MV·A電壓等級(jí)側(cè)全部負(fù)荷：第12頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)max=（Σmaxθ）×0.9=[（3+3+2.5+3+2.5+5+2.5）/0.85+（3+3+3+3）/0.9]×0.9=（25.294+13.333）×0.9=38.627×0.9=34.764·A110kV和10kV的總共負(fù)荷為:S=(144.236+34.764)×0.9=161.1MV·A考慮負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，主變壓器承擔(dān)總負(fù)荷：Σ=（144.236+34.764）×0.9+0.11195=161.21MV·A一臺(tái)主變停運(yùn)（檢修）時(shí)，主變要滿足的容量：SΣ=161.21×0.8=128.968MV·A最大方式下運(yùn)行且留裕10%后的容量：S=（Σ/2）×（1+10%）（161.21/2）×110%=86.67MV·A經(jīng)過計(jì)算和分析可確定主變壓器的容量要為最接近130MV·，即選SFPS7-150000/220TH型變壓器。3.2所用變壓器的選擇3.2.1所用變壓器主要參數(shù)選擇⑴繞組接線。常用的繞組接線有Yyn和Dyn接線兩種。Yyn接線在低壓側(cè)單相接地時(shí)，因變壓器零序阻抗大，而高壓側(cè)零序電流小，所以無法實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。Dyn接線變壓器，因三角形繞組有零序電流通路，零序阻抗較小，與正序阻抗接近。低壓側(cè)單相接線短路時(shí)，高壓側(cè)也有短路電流（正序、負(fù)序），容易實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。三角形繞組也是三倍次諧波電路的通路，有利于改善負(fù)荷側(cè)電壓波形畸變。低壓側(cè)中性點(diǎn)浮動(dòng)位移也小，低壓側(cè)電壓也比較穩(wěn)定。因此，無特殊要求的情況下，所用變壓器應(yīng)優(yōu)先選用Dyn接線變壓器。⑵變壓器阻抗的選擇。所用變壓器的阻抗的大小直接影響低壓側(cè)短路電流的大小，母線電壓波動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。～500kV變電所，380/220V系統(tǒng)一般沒有大型電動(dòng)機(jī)，電壓波動(dòng)如超過5%可采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，因此所用變壓器阻抗的選擇主要考慮限制低壓側(cè)短路電路的水平。⑶所用變壓器的額定電壓選擇。在220kV變電所，當(dāng)所用變壓器接于10kV配電裝置主母線時(shí)，主母線與10kV配電網(wǎng)相連，通過主變壓器調(diào)壓分接開關(guān)和投切電容器組來調(diào)整10kV母線電壓，其波動(dòng)X圍在10kV配電網(wǎng)允許的X圍內(nèi)，第13頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)一般不超過5％。因此，這類所用變壓器的額定電壓按主變壓器低壓側(cè)的額定電壓選擇，其電壓變化X圍可按一般配電變壓器的情況來考慮。3.2.2所用變壓器容量的計(jì)算在選擇所用變壓器容量時(shí)，首先要進(jìn)行所用變壓器的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。所用變壓器的負(fù)荷可按動(dòng)力負(fù)荷，SK1PPP123式中S——所用變壓器的計(jì)算容量，kV·；K——?jiǎng)恿ω?fù)荷換算系數(shù)，一般取0.8～0.85；1P——總動(dòng)力負(fù)荷，kW；1P——總加熱負(fù)荷，kW；2P——總照明負(fù)荷，kW。3對(duì)于變電所電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的運(yùn)行方式及特點(diǎn)確定。⑴對(duì)經(jīng)常、連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運(yùn)行的設(shè)備，即連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)均應(yīng)全部計(jì)入，按下式計(jì)算PPN式中的P——電動(dòng)機(jī)額定功率，kW。N⑵對(duì)經(jīng)常短時(shí)及經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)應(yīng)按下式計(jì)算PN⑶對(duì)不經(jīng)常短時(shí)及不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，一般可不予計(jì)算P0故有S=Σs=（0.15×2×66+20×1+14×1+1.4×1+1.7×1+1.7×1+22××0.5+1.7×1）×0.85+（1×1+1×1）（20×1+20×）=82.3×0.85+2+40=111.955kV·A通過計(jì)算，本變電所所用變壓器選用型號(hào)為59-125/10型變壓器，其主要參第14頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)見表3.1。表3.1變壓器參數(shù)表變壓器型號(hào)額定容量聯(lián)結(jié)組別短路阻抗#13-1%23.94主1-2%13.83SFPSZ7-150000/220TH150/150/75(MVA)YNyn0d11變2-3%7.74#23-1%23.94主SFPSZ7-150000/220TH150/150/75(MVA)YNyn0d111-2%13.83變2-3%7.74所用變59-125/10125kVAYyn04、短路電流計(jì)算電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。4.1短路計(jì)算的目的及假設(shè)4.1.1短路電流計(jì)算目的⑴在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。⑵在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。第15頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)⑶在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。⑷在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。⑸按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。4.1.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定⑴驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10應(yīng)按只在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。⑵選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。⑶選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)時(shí)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。⑷導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。4.1.3短路計(jì)算基本假設(shè)⑴正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；⑵所有電源的電動(dòng)勢相位角相同；⑶電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小而發(fā)生變化；⑷不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；⑸元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響。4.1.4短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：=1000MV·A基準(zhǔn)電壓：=Uav(kV)10.51152304.2短路電流計(jì)算的步驟⑴計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(zhǔn)容量下；第16頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢⑵給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)；⑶選擇短路；⑷對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，計(jì)算出計(jì)算電抗，通過查計(jì)算曲線標(biāo)幺值，其中計(jì)算曲線作xjs=3.45為止，xjs≥3.45時(shí)可以近似地為短路周期電流的幅值已不隨時(shí)間而變，直接按可I1Pxjs⑸列出短路電流計(jì)算并得出4.2.1各元件電抗標(biāo)幺值⑴各電廠電抗標(biāo)幺值S1000//bA廠：Xx0.2AdAS2000NAS1000//bB廠：Xx0.21BdBS1800NBS1000//bC廠：Xx0.450.25CdCS1800NCS1000//bD廠：Xx0.5DdDS1000ND⑵主變各繞組的等值電抗標(biāo)幺值1VS%(12)%V(3%V(23)1SSS2%)12.8323.9574)1VS%(1%V(23)%V(32SSS2%)1274231VS%(2%V(3%V(12)3SSS2%)12(7.7423.95138V%SbXtS1100NT11001000150001V%SS2bXtS2100NT210010001500.079V%SS3bXtS3100NT38.931001000751.191⑶各線路等值電抗標(biāo)幺值(取架空輸電線路L=0.4Ω/km)第17頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)XSbXLLU1L12av0.4180100022301.361XSbXLLU2L22av0.416010002230XSbXLLU3L32av0.420010002230512XSbXLLU4L42av12010002230907XSbXLLU5L52av0.415010002230XSbXLLLU662av180100022303614.2.2總的短路等值電路圖圖4.1短路等值電路總圖4.2.3220kV母線短路點(diǎn)d1的短路電流計(jì)算⑴220kV母線短路等值電路圖如圖4.2和4.3。第18頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4.2220kV母線短路等值電路圖1圖4.3220kV母線短路等值電路圖2X1XXL1XXL2L2XL31.3615120.404X2XXL1L2XXL2L3XL35121.512X3XXXLX2L3XL31.3615125121.3611.2110.504X4XXL4L4XXL5L5XL61.361X5XXL4L5XLX5L6XL61.1341.3610.9071.134454X6XXL4L4XXL5L6XL60.9071.3611.361⑵各電廠對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值XXfAA(XX)XA1XX13XXB23(5040XXXXfBB23(XBXAX)X2X130(0XXXfCC(XX)XC4X46XXD56XXXfDD(XX)XD5X5XX6C46454(0.50⑶將、B兩廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值Xf(XX)(XX)A1B2(XA//B)XXXX1AB23(0.2(210.4480.504第19頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)⑷將、D兩廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值Xf(XX)(XX)C4D5(XC//D)6XXXXC4D5(302(0.5363⑸將、、、D四廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值Xf(A//B//C//D)XXff(A//(A//B)B)XXff(C(C////D)D)381⑹四廠合并后對(duì)短路點(diǎn)d1的計(jì)算電抗為XSXjsS220f(A//B//C//D)b20001800180010001000⑺通過查計(jì)算曲線得～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值IIptptSav表4.1短路點(diǎn)1的短路電流表時(shí)間(s)00.511.5234標(biāo)幺值0.4090.4090.4100.4100.4100.4100.410有名值（）6.7766.7766.7936.7936.7936.7936.7934.2.4110kV母線短路點(diǎn)d2的短路電流計(jì)算⑴等值電路圖如圖4.4和圖4.5。圖4.4110kV母線短路等值電路圖1圖4.5110kV母線短路等值電路圖2⑵全部電廠對(duì)短路點(diǎn)2的轉(zhuǎn)移電抗值及計(jì)算電抗值X1t(XX12t1t22)120.079)第20頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移電抗：Xf110Xf(A//B//C//D)Xt12S2000180018001000計(jì)算電抗：XX5572js110Sf1101000b⑶通過查計(jì)算曲線得到0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值IIptptSav表4.2短路點(diǎn)2的短路電流表時(shí)間(s)00.511.5234標(biāo)幺值0.180.180.180.180.180.180.18有名值（kA）5.9645.9645.9645.9645.9645.9645.9644.2.510kV母線短路點(diǎn)d3的短路電流計(jì)算（未裝設(shè)電抗器之時(shí)）⑴等值電路圖如圖4.6和圖4.7。圖4.610kV母線短路等值電路圖1圖4.710kV母線短路等值電路圖2⑵全部電廠對(duì)短路點(diǎn)2的轉(zhuǎn)移電抗值及計(jì)算電抗值X1t(XX13t1t32)12001轉(zhuǎn)移電抗：fXX096X10f(A//B//C//D)t13S2000180018001000計(jì)算電抗：XXjs10S10f1000b⑶通過查計(jì)算曲線得到0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名第21頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)值短路電流標(biāo)幺值計(jì)算公式：IpX1有名值計(jì)算公式：IIptptSav表4.3短路點(diǎn)3的短路電流表時(shí)間(s)00.511.5234標(biāo)幺值0.1030.1030.1030.1030.1030.1030.103有名值（）37.3837.3837.3837.3837.3837.3837.385、電氣設(shè)備與母線的選擇5.1概述導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國家的有關(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)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下都能保持正常運(yùn)行。5.1.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則⑴應(yīng)能滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；⑵應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；⑶應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；⑷與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；⑸同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；⑹選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況第22頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)過上批。5.1.2電氣選擇的條件正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)運(yùn)行的要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全可靠的極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合的電器。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校穩(wěn)定。⑴按正常工作條件選擇電氣備①額定電壓和最高工作電壓所選用的電器允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即alm≥sm一般電器允許的最高工作電壓當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15U定電壓是～500kV時(shí)是1.1U。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓sm一般不會(huì)超過電網(wǎng)額定電壓的1.1U一般可按電器額定電壓N不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇,即≥Ns②額定電流電器的額定電流IN是指在額定周圍環(huán)溫θ0下，電器的長期允許電流。I不應(yīng)該小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持工作電流Imax，即IN≥Imax由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓低5%時(shí)，出力保持不變，故相應(yīng)回路的Imax為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器過負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)，Imax應(yīng)按過負(fù)荷確定；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Imax；母線分段電抗器的Imax應(yīng)為母線上最大一發(fā)電機(jī)閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一發(fā)電機(jī)額定電流的50%～80%；出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由負(fù)荷。此外，還與電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電器進(jìn)行種類和形式的選擇。第23頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢設(shè)計(jì)③按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤注氣溫，風(fēng)速，溫度，污穢等級(jí)，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度θ＝＋40℃，如周圍環(huán)境溫度高＋40℃（但≤＋60℃）時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流1.8％進(jìn)行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低＋40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低℃，額定電流可增0.5％，但其最大電流不得超過額定電流的20%。⑵按短路狀態(tài)校驗(yàn)①短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過電器時(shí)，電器各部分的溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為It2t≥Qk；式中Qk—短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)It、t—電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)。②電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為I≥Ish；式中Ish—短路沖擊電流有效值；Ies—電器允許的動(dòng)穩(wěn)定電流的有效值；5.210kV電壓等級(jí)電抗器的選擇⑴額定電壓和額定電流的選擇UN10kV,IN2kAImax⑵電抗百分?jǐn)?shù)的選擇①按將短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇。設(shè)要求將電抗器的短路電流限制到//I。以額定參數(shù)下的百分電抗表示，則應(yīng)選擇電抗器的百分電抗為IIUd/Ndx(%)(x)LIU//*IdN100%54.98731.5(2.573)210.510100%3.16%第24頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢式中U——基準(zhǔn)電壓；dI——基準(zhǔn)電流；dIS1000bd3b；/x——電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗幺；*/x*XfABCDXt0.3812.573。(//////)13曾選4%XKGKL10—2000—6型電抗器，其中xL(%)。5.1加電抗器后10kV側(cè)的等電路圖②正常運(yùn)行時(shí)電壓失U(%)校驗(yàn)。普通電抗器在運(yùn)行時(shí)，電抗器的U≤5%且U主要是由電流的無功分Imaxsin(%)I014max產(chǎn)生，故電壓失:U(%)x(%)sin0.05LI2N③母線殘壓校驗(yàn)。當(dāng)線路電抗器后路時(shí)，母線殘壓U(%)應(yīng)不低電re網(wǎng)電壓定的60%～70%，即IU(%)x(%)0.0672.95%(60%～70%）reLI2N第25頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢設(shè)計(jì)其中裝設(shè)電抗器后，系統(tǒng)短路d3的轉(zhuǎn)移阻抗為：1/XfX(XXX)3812.263，從而計(jì)算電抗為10f(A//B//C//D)tit3L2SN6600//XX2.2639338，短路電流標(biāo)jsS10f101000b11/I0.067，短路電流有名為：PX*/IIS6600/0.067。35b5.3高壓斷路器和隔離開關(guān)的擇5.3.1斷路器的擇變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在變電所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任，故障時(shí)，斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的定性。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35kV～220kV一般采用SF6斷路器。10kV采用少油斷路器。⑴220kV電壓等級(jí)斷路器的擇1）額定電壓和電流擇①額定電壓=220kV；②額定電流I=2kA；1.05S22005NN444其中ImaxA；故有：Icos32203220N≥Imax。2）開斷電流的擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流期量IPt,為了簡化計(jì)算可應(yīng)用暫電流I"進(jìn)行,即I≥I"。I=40kA≥I"=6.776kA3）短路關(guān)合電流的擇第26頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的斷路器的額定關(guān)合電流INcl不應(yīng)小于短路電流最大擊Ish，即INcl≥Ish；INcl=100kA≥I=2kimI"=6.776KA×2×1.85=17.725kA4）熱穩(wěn)定驗(yàn)Itt≥Qk；取k(短路切除時(shí)間)=4s；k；取k(短路切除時(shí)間)=4s；k=(2''2+II+10I242)×T2)×T/12=（6.7762+10×6.7932+6.7932）×4/12=184.503(kA)·sIt2t=402t=402×4=6400(kA)2·s5）動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)ies=100kA≥ish=17.725kA⑵110kV電壓等級(jí)斷路器的擇1）額定電壓電流擇①額定電壓=110kV；②額定電流I=3kA；S1101.05NN其中ImaxAIcos31103110N≥Imax。2）開斷電流的擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流期量IPt,為了簡化計(jì)算可應(yīng)此I"進(jìn)選,即I≥I"。I=40kA≥I"=5.964kA3）短路關(guān)合電流的擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的斷路器的額定關(guān)合電流INcl不應(yīng)小于短路電流最大擊Ish，即INcl≥Ish；INcl=100kA≥I=2kimI"=5.964kA×2×1.85=15.601kA4）熱穩(wěn)定驗(yàn)Itt≥Qk；取tk(短路切除時(shí)間)=4s；k；取tk(短路切除時(shí)間)=4s；=(2''2+II+10I22)×Tk/12=(5.96442+10×5.964+5.9642)×4/12=142.277(kA)·sIt2t=402t=402×4=6400(kA)2·s第27頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢設(shè)計(jì)5）動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)ies=100kA≥ish=15.601kA⑶10kV電壓等級(jí)斷路器的擇1）額定電壓電流擇①額定電壓=10kV；②額定電流I=3kA；S10NN其中maxkA；故有：IIcos3U3NN≥Imax。2）開斷電流的擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流IPt,為了簡化計(jì)算可應(yīng)此I"進(jìn)選,即I≥I"。I=31.5kA≥I"=24.315kA3）短路關(guān)合電流的擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的斷路器的額定關(guān)合電流INcl不應(yīng)小于短路電流最大擊Ish，即INcl≥Ish；INcl=80kA≥Ish=2kimI"=24.315kA×2×1.85=63.606kA4）熱穩(wěn)定驗(yàn)Itt≥Qk；取tk(短路切除時(shí)間)=4s；k；取tk(短路切除時(shí)間)=4s；=(2''2+II+10I242)×T2)×Tk/12=(24.3152+10×24.315+24.3152)×4/12=2364.877(kA)·sIt2t=31.52t=31.5×4=3967(kA)2·s5）動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)ies=80kA≥ish=63.606kA5.3.2隔離開關(guān)的擇隔離開關(guān)配制在主接線上時(shí)，保證了線路或設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作送電時(shí)首先合上母線隔離開關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述相。隔離開關(guān)的配置：①斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；②中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通隔第28頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢設(shè)計(jì)離開關(guān)接地；③接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；④按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；⑤當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如果費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)的電壓，也可以裝設(shè)。⑴220kV電壓等隔離開關(guān)擇1）額定電壓和電①額定電壓=220kV；②額定電I=1.6kA；1.05S22005N22005N444其中ImaxA；故有：Icos32203220N≥Imax。2）熱穩(wěn)定驗(yàn)Itt≥Qk，取tk(短路切除時(shí))=3sk，取tk(短路切除時(shí))=3s=(2''2+II+10I1.532)×T2)×T/12=(6.7762+10×6.7932+6.7932)×3/12=138.377(kA)·sIt2t=402t=402×3=4800(kA)2·s3）動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)ies=100kA≥ish=2kimI"=6.776kA×2×1.85=17.725kA⑵110kV電壓等級(jí)隔離開關(guān)擇1）額定電壓和電①額定電壓=110kV；②額定電I=1.6kA；S1101.05NN其中ImaxAIcos31103110N≥Imax。2）熱穩(wěn)定驗(yàn)Itk，取t(短路切除時(shí))=3s；2t≥Q=(2'2+I'I+10I1.52)×T/12=(5.96432+10×5.964+5.9642)×3/12=106.708(kA)·sIt2t=402t=402×3=4800(kA)2·s第29頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢3）動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)ies=100kA≥ish=2kimI"=5.964kA×2×1.85=15.601kA⑶10kV電壓等級(jí)隔離開關(guān)的選擇1）額定電壓和電流選擇①額定電壓=10kV；②額定電流I=3.15kA；S10NN其中maxkA；故有：IIcos3U3NN≥Imax。2）熱穩(wěn)定驗(yàn)Itk，取t(短路切除)=4s；2t≥Q=(2''I+10I2+I22)×Tk/12=(24.31542+10×24.3152+24.3152)×4/12=2364.877(kA)·sIt2t=502t=502×4=10000(kA)2·s3）動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)ies=125kA≥ish=2kimI"=24.315kA×2×1.85=63.606kA表5.1斷路器、隔離開關(guān)選擇的電壓額定短路額定關(guān)額定動(dòng)穩(wěn)定4S熱穩(wěn)額定電最高電器件等級(jí)型號(hào)開斷電流合電流電流電流定電流壓(kV)壓(kV)(kV)（）（）(kA)(kA)(kA)220LW12-2202202524010031.510030斷路110LW11-110(P)110126401001.610040器10SN10-101011.531.58038031.5220GW6-220G2202521.610040隔離110GW6-110G1101261.610040開關(guān)10GN25-10/31501011.53.15125505.4互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的件，用以分別向測量表、繼電器的電壓線圈和電流線圈電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，其作用是：第30頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)⑴將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜，便于屏內(nèi)安裝。⑵使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。5.4.1電流互感器的選擇⑴概論1）電流互感器的特點(diǎn)：①一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無關(guān)；②電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。）一次額定電流的選擇①在現(xiàn)在電流互感器的一次額定電流應(yīng)大于所在回路可能出現(xiàn)的最大的負(fù)荷電流。確定最大負(fù)荷電流時(shí)，應(yīng)考慮回路可能出現(xiàn)的過負(fù)荷、近5年之內(nèi)負(fù)荷的增長等情況。如果沒有條件確定最大負(fù)荷電流時(shí)，也可以考慮與所在回路的其他電氣設(shè)備，如斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的額定電流相諧調(diào)一致。②應(yīng)滿足短時(shí)熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定電流的要求。一般來說，電流互感器的一次額定電流越大，所能承受的短時(shí)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定電流值也越大。有的電流互感器所在回路正常電流并不大，但短路電流很大，為了滿足短時(shí)熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定電流的要求，不得不加大電流互感器的一次額定電流。③由同一母線引出的各回路，電流互感器的變比盡可能相同，以方便維護(hù)和實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)。④選取的電流互感器一次額定電流值應(yīng)與國際規(guī)定的一次電流標(biāo)準(zhǔn)值相一致，盡量不采用非標(biāo)準(zhǔn)值。）二次額定電流的選擇GB1208—1987規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的電流互感器二次電流為1A和5A。電流互感器的二次額定電流采用1A還是5A，需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。采用1A時(shí)，電流互感器本身的投資略有增加，而電流互感器回路的控制電纜投資減少；相反，采用5A時(shí)，電流互感器本身的投資降低，而二次電纜的投資會(huì)增加。第31頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢一般來說，220kV及以下電壓等級(jí)小容量變電所，特是內(nèi)變電所中，220kV回路數(shù)不多，而10～66kV回路數(shù)較多，電纜長度較短。路電纜不得小2.5mm2，電路回路功耗很小，采用2.5mm2電纜就可滿足要求，因此電流互感器二次額定電流采用5A是經(jīng)濟(jì)的。在220kV及以上電壓等級(jí)大變電所，220kV及以上回路數(shù)較多，電流回路電纜較5A導(dǎo)線截面要大2.5mm21A是經(jīng)濟(jì)的。⑵220kV電壓等級(jí)電流互感器的擇1）一次回路額定電壓和電流的擇①額定電壓=220kV；②額定電流I1N≥I=444A。2）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)①只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定能力以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)t來表示，熱穩(wěn)定Itk或（tI1N）≥k2≥Q=(2''I+10I0.5+I1)×T)×T1/12=(6.776+10×6.7762+6.793)×1/12=45.933(kA)·sIt2=31.52=31.5=992.25(kA)2·s②內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定ies≥ish或2I1Nes≥ish式中ies、es——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由造家ies=80kA≥ish；符合要求。⑶110kV電壓等級(jí)電流互感器的擇1）一次回路額定電壓和電流的擇①額定電壓=110kV；②額定電流I1N≥I。2）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)①只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定能力以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)t來表示，熱穩(wěn)定Itk或（tI1N）≥k2≥Q第32頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)畢=(2''I+10I0.5+I)×T1/12=(5.9641+10×5.9642+5.964)×1/12=35.369(kA)·sIt2=31.52=31.5=992.25(kA)2·s②內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定ies≥ish或2I1Nes≥ish式中ies、es——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由造家ies=80kA≥ish=15.601kA；符合要求。⑷10kV電壓等級(jí)電流互感器的選擇1）一次回路額定電壓和電流的選擇①額定電壓=10kV；②額定電流I1N≥Imax=2.014kA。2）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)①只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)t來表示，熱穩(wěn)定Itk或（tI1N）≥k2≥Q=(2''I+10I0.5+I)×T1/12=(24.3151+10×24.3152+24.315)×1/12=788.292(kA)2·sIt2=55=3025(kA)2=55=3025(kA)2·s②內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定ies≥ish或2I1Nes≥ish式中ies、es——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由造家ies=136kA≥i=63.606kA；符合要求。5.4.2電壓互感器的選擇⑴壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和容量。電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指和二次負(fù)荷變化X圍內(nèi)，功率負(fù)荷因數(shù)為額定。由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和，所以用一臺(tái)電壓互感器對(duì)于不同的準(zhǔn)確級(jí)有不同的容量，通常額定容量是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量。⑵按一次回路電壓選擇。為了保證電壓互感器安全和運(yùn)第33頁，69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1～0.9）UeX圍內(nèi)變動(dòng)，即應(yīng)滿足：1.1U>U1>0.9Ue1⑶按二次回路電壓選擇。電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。各電壓等級(jí)均采用電容式電壓互感器。5.4.3互感器的選擇結(jié)果表表5.2電流互感器選擇的結(jié)果表電壓等級(jí)（）型號(hào)額定電壓比（）二次繞組準(zhǔn)確級(jí)測量0.2220kVLB1—220W1600/5保護(hù)10P剩余10P測量0.5110kVLCWB6110W11500/5保護(hù)10P剩余10P測量0.510kVLDZJ1—101500/5保護(hù)10P剩余10P表5.3電壓互感器選擇的結(jié)果表電壓等級(jí)（）型號(hào)額定電壓比（）二次繞組準(zhǔn)確級(jí)測量0.5220220kVTYD220/3—0.005H/0.1//333保護(hù)3P剩余3P測量0.51100.10.1110kVTYD110/3—0.005H/0.1//333保護(hù)3P剩余3P測量0.510kVJDZX—10（GY）103/3/0.13保護(hù)0.5剩余0.55.5母線的選擇5.5.1裸導(dǎo)體的選擇及校驗(yàn)原則⑴選型載流導(dǎo)體一般都采用鋁質(zhì)材料，工業(yè)上常用的硬母線為矩形、槽形和管形。矩形母線散熱好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定連接，但集膚效應(yīng)系數(shù)大，一般第34頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電設(shè)備中;槽形母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小，一般用于4000-8000A配電裝置中；管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可以通水和通風(fēng)，可用于8000A以上的大電流母線，另外，由于圓管形表面光滑，電暈放電電壓高，可用于及以配電裝置母線。110kV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，宜用鋁錳合金管形導(dǎo)體。⑵截面選擇①軟母線的截面選擇按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的母線都能滿足導(dǎo)體長期發(fā)熱條件，故按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇IgmaxSJ式中I——正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流；gmaxJ——經(jīng)濟(jì)電流密度。對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)T，將有不同取值。max②硬母線的截面選擇。硬母線一般用于電壓較低的配電裝置中，所以，可以按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面積IgmaxKIN式中IN——母線布置方式和環(huán)境溫度為℃時(shí)的導(dǎo)體長期允許載流量。K——溫度修正系數(shù)。5.5.2220kV側(cè)母線的選擇S1.05⑴母線最大負(fù)荷持續(xù)工作電流I444Amax。3220N⑵按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇（取2J0.9A/mmI444max4932Smm。J0.9按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求可選擇2LGJ-400型鋼芯鋁絞線，其集膚系數(shù)Kf=1701920A25℃，第35頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)y7038考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)K，7025y0I38＞C19200.843AImax⑶運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體的最高溫度max0(I444max22y)()38(70)400IyC查表得C=95，滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面（取tdz0.2s）I6.7932mintdzKf1320mm，滿足要求。C95⑷按電暈電壓校驗(yàn)UgU05p110331010273t273250Kr012(nsin0nd113112anrjj03U0)lg=234.848kV,滿足要求。84mmK(112krr0d0⑸動(dòng)穩(wěn)態(tài)校驗(yàn)（5取2.86,L取單位長度1米，a取4米）l2iNNm2F610ch581.23(/)a5.5.3110kV側(cè)母線的選擇S236⑴母線最大負(fù)荷持續(xù)工作電流I92Amax。3110N⑵按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇（取I794.9222xJ0.9A/mmSmm。J0.9按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求也可選擇2LGJ-400型鋼芯鋁絞線，其集膚系數(shù)K701920A25℃，f第36頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)y7038考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)K，7025y0I38＞C19200.843AImax⑶運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體的最高溫度（熱穩(wěn)態(tài)校驗(yàn)）max0(I444max22y)()38(70)400IyC查表得C=95，滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面（取tdz0.2s）I2mintdzKf0.21，滿足要求。C95⑷按電暈電壓校驗(yàn)UgU05p110331010273t273250Kr012(nsin0nd113112anrjj03U0)lg=234.848kV,滿足要求。84mmK(112krr0d0⑸動(dòng)穩(wěn)態(tài)校驗(yàn)（5取2.86,L取單位長度1米，a取2.2米）l2iNNm2F610ch576.52(/)a5.5.410kV硬母線選擇⑴母線截面選擇1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流或允許載流量選擇，查資料，選用2條100mm10mm矩形鋁導(dǎo)體，豎放允許電流為2840A，集膚效應(yīng)系數(shù)K=1.5，當(dāng)最s高環(huán)境溫度為38℃時(shí)，可查得溫度修正系數(shù)為K=0.83，則IalKI2840A＞Imax，符合要求。25Cal38C2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇I2maxJ2014151751.3mmSec＜ec2210010mm，符合要求。第37頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)⑵熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行導(dǎo)體溫度為：0222014()I38(7038)260℃，查得C=91，滿al0maxI2357al足熱穩(wěn)定的導(dǎo)體的最小截面為QK22365101.5mm2Sksmin91654.5C⑶動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)1）導(dǎo)體自由頻率mhbw0.10.012700kg/I3bh120.0130.1128.31074(m)27NEIm567108.310f362.31＞155HzfHz22L2）母線應(yīng)力計(jì)算①母線相間應(yīng)力計(jì)算單位長度上的電動(dòng)力為：7210i721.7310606fshN/m)；a0.35導(dǎo)體截面系數(shù)為：21.440120.111053W1.44bhm；相間應(yīng)力為：22fL19997210510110Pa。②同相條間應(yīng)力計(jì)算單位長度條間電動(dòng)力為：11fb2.5K12ish102.5163.606101010114N/m；b08268臨界跨距：0.1Lcrb4hfb10030.014；母線襯墊間的距離Lb必須小于臨界跨距Lcr。第38頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)、自動(dòng)重合閘6.1自動(dòng)重合閘的作用及要求⑴自動(dòng)重合閘在電力系統(tǒng)中的作用電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障大都是雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)、大風(fēng)引起的短時(shí)碰線、通過鳥類或樹枝等物掉落在導(dǎo)線上引起的短路等，在線路被繼電保護(hù)迅速動(dòng)作控制斷路器斷開后，故障點(diǎn)的絕緣水平可自行恢復(fù)，故障隨即消失。就能夠恢復(fù)正常的供電。為此，稱這類故障為“瞬時(shí)性故障”。除此之外，也有“永久性故障”，上電源，也不能恢復(fù)正常供電。對(duì)于架空輸電線路上的“瞬時(shí)性故障”，在線路斷開后再進(jìn)行一次合閘，就有可能恢復(fù)供電，從而大大提高供電的可能性。由運(yùn)行人員手動(dòng)進(jìn)行合閘，當(dāng)然也能夠?qū)崿F(xiàn)上述作用，但是由于停電時(shí)間過長，用戶電動(dòng)機(jī)多數(shù)已經(jīng)停轉(zhuǎn)，因此其效果就不顯著。為此在電力系統(tǒng)中采用了自動(dòng)重合閘裝置，即是當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動(dòng)作或其他非人員操作而跳閘后，能夠自動(dòng)控制斷路器重新合上的一種裝置。在線路上裝設(shè)重合閘以后，由于它并不能夠判斷是瞬時(shí)性故障還是永久性故障，因此在重合以后可能成功（指恢復(fù)供電不再斷開），也可能不成功。用重合成功的次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比來表示重合閘的成功率，根據(jù)運(yùn)行資料的統(tǒng)計(jì)，成功率一般在～90%之間。重合閘在電力系統(tǒng)中的作用主要有如下幾個(gè)方面：①大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)；②在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；③在架空線路上采用重合閘，可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資；④對(duì)斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。采用重合閘以后，當(dāng)重合于永久性故障上時(shí)，它也將帶來一些不利的影響，如：①使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；②由于斷路器在很短的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流，而使其工作條件變得更加惡劣。⑵對(duì)自動(dòng)重合閘裝置的基本要求第39頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1）正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動(dòng)作或其它原因而跳閘后，自動(dòng)重合閘裝置均應(yīng)動(dòng)作，使斷路器重新合上。自動(dòng)重合閘動(dòng)作以后，一般應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次再動(dòng)作。2）由運(yùn)行人員手動(dòng)操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時(shí)，自動(dòng)重合閘不應(yīng)起動(dòng)，不能將斷路器重新合上。3）繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障后，在滿足故障點(diǎn)絕緣恢復(fù)及斷路器消弧室和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作所必需時(shí)間的條件下，自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)盡快發(fā)出重合閘脈沖以縮短停電時(shí)間，減少因停電而造成的損失。在斷路器跳開后，自動(dòng)重合閘一般延時(shí)0.5～1s后發(fā)出重合閘脈沖。4）自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。如一次式重合閘就應(yīng)該只動(dòng)作一次，當(dāng)重合于永久性故障而再次跳閘以后，就不應(yīng)該再動(dòng)作；對(duì)二次式重合閘就應(yīng)該能夠動(dòng)作兩次，當(dāng)?shù)诙沃睾嫌谟谰眯怨收隙l以后，它不應(yīng)該再動(dòng)作。重合閘裝置損壞時(shí)，不應(yīng)將斷路器多次重合于永久性故障線路上，以避免系統(tǒng)多次遭受電流的沖擊，使斷路器損壞，擴(kuò)大事故。5）自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護(hù)的動(dòng)作，以便更好地和繼電保護(hù)相配合，加速故障的切除。6）在雙側(cè)電源的線路上實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)，重合閘應(yīng)滿足同期合閘條件。7）當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)（例如操作機(jī)構(gòu)中使用的氣壓、液壓降低等）而不允許實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)，應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置閉鎖。6.2單側(cè)電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘本220kV地區(qū)變電所涉及的所有出線均為單側(cè)電源線路，均裝設(shè)三相一次自動(dòng)重合閘。三相一次自動(dòng)重合閘就是在輸電線路上發(fā)生任何故障，繼電保護(hù)裝置將三相斷路器斷開時(shí)，自動(dòng)重合閘起動(dòng)，經(jīng)0.5～1s的延時(shí)，發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器一起合上。若為瞬時(shí)性故障，則重合成功，線路繼續(xù)運(yùn)行；若為永久性故障，則繼電保護(hù)再次動(dòng)作將三相斷路器斷開，不再重合。本變電所裝設(shè)的為電磁式三相一次自動(dòng)重合閘。⑴接線原理圖見圖6.1。⑵工作情況如下：第40頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖6.1電磁式三相一次自動(dòng)重合閘的原理接線圖1斷路器處于合閘狀態(tài)，在跳閘回路斷路器的輔助常開觸點(diǎn)QF2閉合，合閘回路常閉觸點(diǎn)QF1斷開，故跳閘位置繼電器2KM失電，其在起動(dòng)重合閘的常開觸點(diǎn)2KM1斷開。而控制開關(guān)SA的手柄處在合后位置上，其觸點(diǎn)SA21-23接通，觸點(diǎn)SA2-4斷開，重合閘投入，指示燈HL亮。重合閘繼電器的電容C經(jīng)4R充電，經(jīng)10～15sC兩端電壓等于電源電壓，此電壓可使中間繼電器KM起動(dòng)。2）線路發(fā)生故障時(shí)。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作斷路器跳開后，斷路器的輔助常閉觸點(diǎn)QF12KM2KM1閉合，起動(dòng)自動(dòng)重合閘繼電器中的時(shí)間繼電器KT，KT經(jīng)過約0.5～1s的延時(shí)，其常開觸點(diǎn)KT1閉合。電容器C通過KT1及中間繼電器KM的電壓線圈放電，中間繼電器KM起動(dòng)，閉合其常開觸點(diǎn)KM1、KM、KM3。電源經(jīng)中間繼電器的三個(gè)常開觸點(diǎn)、中間繼電器的自保護(hù)電流線圈、重合閘動(dòng)作信號(hào)繼電器KS、防跳閉鎖繼電器1KPJL的常閉觸點(diǎn)1KM、斷路器輔助常閉觸點(diǎn)QF1及合閘接觸器4KM的線圈構(gòu)成通路→發(fā)出合閘脈沖。在合閘回路中，中間繼電器的自保護(hù)線圈可以保證斷路器第41頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)可靠地合閘，為防止觸點(diǎn)被焊住，該回路中串接中間繼電器KM的三個(gè)常開觸點(diǎn)。3）若線路發(fā)生瞬時(shí)性故障。斷路器合閘后，KM因電流自保持線圈失去電流而返回。同時(shí)，2KM失電，其常開觸點(diǎn)2KM1斷開，重合閘繼電器中的時(shí)間繼電器KT失電，觸點(diǎn)KT1斷開，電容器C經(jīng)4R重新充電，經(jīng)10～15s又使電容C兩端建立電壓。整個(gè)回路復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動(dòng)作。4）若線路發(fā)生永久性故障。斷路器合閘后，繼電保護(hù)動(dòng)作再次將斷路器斷QF12KM2KM1閉合，時(shí)間繼電器KT起動(dòng)，其常開觸點(diǎn)KT1經(jīng)過約0.5～1s的延時(shí)閉合。電容器C通過中間繼電器KM的電壓線圈放電，因電容C充電時(shí)間短，只有1s，其兩端電壓不足以使中間繼電器KM起動(dòng)，故斷路器不能再次重合。一般充電電阻4R的數(shù)值很大（約20kΩ）,與中間繼電器電壓線圈的電阻約20kΩ相近，所以加于中間繼電器電壓線圈的電壓不足以使中間繼電器起動(dòng)，故保證自動(dòng)重合閘只動(dòng)作一次。5）手動(dòng)跳閘。當(dāng)用控制開關(guān)SA發(fā)出預(yù)跳命令時(shí)，其觸點(diǎn)SA2-4接通，將儲(chǔ)能電容器C上的電荷瞬時(shí)放掉。當(dāng)SA開關(guān)發(fā)出跳閘命令時(shí)，其觸點(diǎn)SA6-7接通，斷路器跳閘，2KM常開觸點(diǎn)2KM1閉合，使重合閘的時(shí)間繼電器KT起動(dòng)，經(jīng)過約0.5～1s的延時(shí)，其常開觸點(diǎn)KT1閉合。這時(shí)，儲(chǔ)能電容器C兩端早已沒有電壓，KM不能起動(dòng)，重合閘不能重合。6）手動(dòng)合閘。合閘時(shí)，接通控制開關(guān)SA5-8、SA25-28兩隊(duì)觸電。SA5-8接通合閘回路，發(fā)出合閘脈沖。SA25-28起動(dòng)加速繼電器3KM。當(dāng)合于故障線路時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)加速繼電器3KM的常開觸點(diǎn)使斷路器加速跳閘。這時(shí)，因重合閘繼電器中的電容C尚未充滿電，不能使中間繼電器KM起動(dòng)，所以斷路器不能自動(dòng)重合。7）為了防止斷路器多次重合于故障線路，裝設(shè)了防跳繼電器1KPJL，在手動(dòng)合閘及自動(dòng)重合閘過程中都能防止斷路器跳躍。例如，當(dāng)KM1、KM2、KM3接點(diǎn)卡住或粘住時(shí)，可以由1KPJL來防止將斷路器多次重合到永久性故障上。因?yàn)榘l(fā)生永久性故障時(shí)，重合閘進(jìn)行第一次合閘以后，保護(hù)將再次動(dòng)作使斷路器跳閘，在跳閘時(shí)使1KPJL起動(dòng)，于是1KPJL的電壓保持線圈卡住了的KM1、KM、KM3接點(diǎn)和本身的常開接點(diǎn)1KPJL1而自保持，使斷路器跳閘后1KPJL不返回，故其常閉接點(diǎn)1KPJL2的打開，切斷合閘回路，使斷路器不能再次合閘。同樣，當(dāng)手動(dòng)合閘到永久性故障時(shí)，由于操作時(shí)SA5-8總要閉合一些時(shí)間，在保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳開時(shí)，1KPJL起動(dòng)，并經(jīng)SA5-8和1KPJL1接通其電壓自保持回路，使SA5-8斷第42頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)路器之前1KPJL不能返回。借助于其常閉觸點(diǎn)1KPJL2的大開，切斷合閘回路，使斷路器不能重合。6.3自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合利用自動(dòng)重合閘提供的條件加速繼電保護(hù)的動(dòng)作，一般采用兩種配合方式。⑴自動(dòng)重合閘前加速自動(dòng)重合閘前加速簡稱前加速，就是當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)加速電流保護(hù)的第III段，造成無選擇性瞬時(shí)切除故障，然后重合閘進(jìn)行一次重合。若重合于瞬時(shí)性故障，則線路就恢復(fù)了供電。若重合于永久性故障，則保護(hù)帶時(shí)限有選擇性地切除故障，如圖6.2所示。圖6.2自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)網(wǎng)絡(luò)接線圖系統(tǒng)的每條線路都裝設(shè)過電流保護(hù)，處裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，變電所B和C沒有裝自動(dòng)重合閘裝置。的過電流保護(hù)X圍很大。當(dāng)d1點(diǎn)或2點(diǎn)短路時(shí)，的過電流保護(hù)動(dòng)作，通過加速繼電器3KM的常閉觸點(diǎn)瞬時(shí)跳閘。1QF跳開后，起動(dòng)重合閘繼電器進(jìn)行重新合閘，與此同時(shí)，起動(dòng)加速繼電器3KM，加速繼電器3KM的常閉觸點(diǎn)斷開，如圖6.3所示。若重合不成功，過電流保護(hù)再次動(dòng)作，這時(shí)通過KT的延時(shí)接點(diǎn)有選擇性切除故障。+WCL-WCLKTKA3KMKTKOM圖6.3前加速保護(hù)跳閘回路原理圖1）采用前加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：①快速地切除瞬時(shí)性故障。第43頁，共69頁南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)②使瞬時(shí)性故障不至于發(fā)展成永久性故障．從而提高重合閘的成功率。③設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡單、經(jīng)濟(jì)。2）采用前加速保護(hù)的缺點(diǎn)：①斷路器的工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)增多。②對(duì)永久性故障，故障切除時(shí)間可能很長。③重合閘或斷路器1Q