新南變電站建設方案

1 新南 變電站建設方案 緒 論 一、研究變電站的目的及意義 電力工業(yè)是國民經濟發(fā)展的基礎工業(yè)，隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，電力已經成為工農業(yè)生產中不可缺少的動力，并廣泛應用到一切生產部門和日常方面。電力是能源工業(yè)、基礎工業(yè)，在國家建設和國民經濟發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點；電能也是發(fā)展國民經濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時瞬間完成的，必須隨時保持功率平衡。要滿足國民經濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界的發(fā)展規(guī)律。因此，做好 電力規(guī)劃，加強電網建設，就尤為重要。而變電站在改變或調整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用，它承擔著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的責任。 隨著我國居民生活水平的逐漸提高，農村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及城市也越來越需要建設降壓變電站，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)及城市低壓的各種工廠、農業(yè)提供電力。變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行。 二、 國內外研究綜述 隨著社會的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。變電站要求電力設備運行可靠、操作靈活、經濟合理 、擴建方便 ,為了達到供電標準，對變電站進行合理的設計與配置是必不可缺的。 110域降壓變電站是電網建設和電網絡改造中非常重要技術環(huán)節(jié)，所以做好 110電站的設計是我國電網建設的重要環(huán)節(jié)。在目前的電網建設中，尤其是在 110電所的建設中，土地、資金等資 2 源浪費現(xiàn)象嚴重，存在重復建設、改造困難、工頻電磁輻射、無線電干擾和噪聲等環(huán)保問題、電能質量差等問題已成為影響高壓輸變電工程建設成本和運行質量的重要因素 ,這已經違背了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以110電所需要采用節(jié)約資源的設計方案 ,要克服通信干擾和 噪聲、既要保證電能質量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網改造簡單、資源再利用率高的要求。因而， 110電站應從電力系統(tǒng)整體出發(fā) ,力求電氣主接線簡化 ,配置與電網結構相應的保護系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設計方案?；诖?，我以節(jié)約資源、保護環(huán)境、設計高安全、高質量的 110電所為目的，從 變電站主變壓器的選型、電氣設備的選擇、防雷保護 等方面提出了 變電站的 設計思路。 三、如何對變電站設計進行研究 通過在圖書館借閱書刊以及電子資源等文獻資料的收集，明確研究設計本系統(tǒng)的目的和意義，了解其基本原理 及設計原則。最后在設計好整個電氣主接線以后再進行短路電流計算并檢驗設計的合理性，做到可以在實際中應用并達到預期效果。最后撰寫設計報告，總結設計體會。 通過對變電站電氣部分的設計加深，對變電站功能、結構和具體運行方式的的理解和認識，彌補自己在專業(yè)知識方面的欠缺和不足。同時通過自己的初步設計對該地區(qū)電力發(fā)展和規(guī)劃起到一定是借鑒作用，讓該地區(qū)的電力事業(yè)發(fā)展得更好，促進地區(qū)經濟、社會更好更快的發(fā)展。 3 1 變電站概況 新南變電所位于新密市區(qū)南部，汽車站西側，毗接文峰路，交通發(fā)達，便于設備器件的 運輸。該變電所接近負荷中心，接線比較簡單，進出線也比較方便，是新密市各工礦企業(yè)和民用電力的重要來源，屬于中樞型變電所。 目前的新南變電所已經由 35壓等級的變電所擴建成如今的1100壓等級，并以后擴建可能擴建成為 220壓等級的變電所，因為所內設備極其布局均留有余地。整個新南變電所占地 2440 ，該變電所由新密電廠直接提供電能，供電距離是 3線型號為 300型。該變電所的符合有 工業(yè) ，農業(yè)和城市用電三種負荷，新南變電所的 103 240 型的電纜引至 各負荷，出線共有 12 條，其中工業(yè)負荷有：棉紡線，化肥線，化工線，汽配線，巨輪線；農業(yè)負荷為超華線；民用負荷為文峰南線，建設線；交通負荷為鐵路線，這些負荷即有一類負荷，又有二類負荷，三類負荷，它們類別如下： 一類負荷：化工線，鐵路線 二類負荷：化肥線，巨輪線，棉紡線等工廠線路 三類負荷：文峰南線，建設西線，超華線 新南變電所 110采用雙母帶旁母接線形式， 10采用單母分段，兩段 10線均有一臺 變壓器對其供電，兩臺變壓器的高壓側分別接在兩橋臂上，各種配電設備的型號在主接線圖中有標明 。 新密市位于河南省中部的嵩山東麓，隸屬省會鄭州，海拔 200m。年最高氣溫（ 7 月）平均溫度為 日平均氣溫為 ，極端最高氣溫為 。極端最低氣溫為 ，最熱月地下 平均溫度為 4 該變電所直接由電廠供電， 110沒有出線端，經變壓器變壓后將10電供給城市和近郊工業(yè)、農業(yè)及生活用電。此變電所的負荷資料如下圖所示： 表 1電所負荷資料 電壓 等級 回路 名稱 最大負荷 功率 因數(shù) 負荷等級 線路長度 （ 10 級 1 10 級 2 10級 0級 0 級 0 級 0 級 0 級 0 級 0級 0 級 0級 5 2 負荷分析及主變壓器的選擇 什么進行負荷計算 計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定 的 是否正確合理，直接影響到電器和 導 線電纜的選擇是否經濟合理。 從工礦企業(yè)用電角度考慮，負荷計算直接影響著供電系統(tǒng)電氣設備的選擇，繼電保護的整定以及選擇儀表的量程；從系統(tǒng)供電角度來考慮，沒有負荷計算是無法安排供電方案及系統(tǒng)運行方式的。負荷計算如果估算過高，將會增加供電設備的容量，使電網復雜；浪費有色金屬，增加初投資和運行管理的工作 量；由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，估算過高將會給電力系統(tǒng)及整個國民經濟建設帶來很大的危害。負荷計算如果估算過低，投入生產后，線路及電氣設備過熱，將會使絕緣老化加快，降低使用壽命，增加電能損耗，從而影響供電系統(tǒng)的正常運行。 荷分析 目前，我國設計部門在進行企業(yè)及變電所供電設計時，經常采用的電力負荷計算方法有：需要系數(shù)法，二項系數(shù)法，利用系數(shù)法，單位電耗法，單位面積法。在新南變電所的負荷計算中，因為該變電所是樞紐變電所，所以采用需要系數(shù)法計算負荷，這種計算方法是利用設備功率需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求 出計算負荷。 用電設備組的計算負荷及計算 電流 ： 3+2+2+3+3+2+W=6 有功功率： js x eP k P=28（ 無功功率： ta =22（ 視在功率： 2 2 2 22 8 2 2j s j s j Q =計算電流： 33 5 . 6 0 8 1 0 1 . 8 73 3 1 1 上式中： 用電設備組的設備功率，單位為 KW 需要系數(shù)，取 0.9 用電設備功率因數(shù)角的正切值 用電設備額定電壓，單位 統(tǒng)最大運行方式時的阻抗為 小運行方式時的阻抗為 X=大負荷允許的電流 I=360A。最小負荷 允許 電流 I=30A。焦南變電所最大負荷 P=30小負荷 P=15均負荷 P= 變壓器的選擇 述 在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，兩種電壓等級之間交換功率的重要任務。我們在選擇變壓器時必須同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng) 5 10 年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經濟技術上的不合理。如果 主變壓器容量造的過大，臺數(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，設備亦不能充分發(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所安 7 全可靠供電和網絡經濟運行的保證。 在生產上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等。在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以 后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。主變壓器的選擇應該滿足兩個要求：（ 1）變壓器原副邊額定電壓必須與電源和用電網絡相一致，（ 2）變壓器容量必須滿足所有負荷獲得足夠能量。 數(shù)的確定 容量為 330下 機組單元連接的主變壓器和 330以下的電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結構復雜，也增加了維修的工作量。由此可知，此變壓器應選三相變壓器。 組數(shù)的確定 電力變壓器按照每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多 繞組等形式；按電磁結構分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等類型。對于深入引進負荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。 變壓器臺數(shù)的確定 在選擇變壓器的臺數(shù)時，應該滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有一二級負荷的變電所宜采用兩臺變壓器，以便當一臺被切除時，另外一臺對一二級負荷繼續(xù)供電；對季節(jié)負荷或者晝夜負荷變動較大而宜采用經濟運行方式的變電所，也可以考慮用兩臺變壓器；在確定變電所主變壓 8 器的臺數(shù)時應該適當給負荷發(fā)展留有一定 的余地。 新南變電所的負荷中有一類負荷，并且考慮到經濟運行和今后的發(fā)展，因此應該選擇用兩臺主變壓器。 壓器容量和型號的確定 所謂變壓器的額定容量是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，露天裝設的變壓器在正常使用期限內所能連續(xù)輸送的容量，然而各地的環(huán)境溫度和負荷變化不相同，在不影響變壓器的正常使用的條件下，變壓器的負荷能力較額定容量有所不同，因此，容量的選擇時，應該考慮到過負荷和溫度影響。引入過負荷系數(shù) ： 參數(shù)如下： 型 式： 31500/110 （有載調壓） 冷卻型號： 戶外油浸風冷 110/11線型式 Y/ 11 空載電流 空載損耗 阻抗電壓 最大分接時 額定分接時 最小分接時 短路損耗 30mw 9 慮到 10年后負荷增長 1+10 過查表知： K =1 S 1為是兩臺變壓器 2S 2 變壓器的容量負荷要求。 用電設計 降壓變電所的所用電負荷一般容量都不太大，對其可靠性的要求遠不如發(fā)電廠的廠用電那樣高，因此，變電所的所用電接線簡單，所用電壓也只需 380/220 V 級，且動力與照明合用。 1、所用電接線設計要求： 所用電設計應按照運行，檢修和施工的需要，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重的采用經過試驗鑒定是新技術和新設備，使設計達到技術先 進， 經濟合理。所用電接線應滿足正常運行的安全，可靠，靈活，經濟和檢修、維護方便等一般要求外，還應滿足下列特殊的要求： 各機組的所用電系統(tǒng)應該是獨立的 。在任何運行方式下，一臺機組故障停運或其他輔機的電氣故障不應影響另一臺機組的運行，并要求受所用電故障影響而停運的機組應能在短期內恢復運行。 所用電設計應按照運行、檢修和施工的要求，考慮全所發(fā)展的規(guī)劃，積極慎重的采用經過實驗鑒定的新技術和新設備，使設計達到技術先進，經濟合理。 10 充分考慮變電所正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便。 2 、所用電接線的設計原則： 接線應能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求。 所內有較低電壓母線時，可將一臺變壓器通過旁母斷路器開關接到旁路母線上。正常運行時，由工作母線供電，在工作檢修或進行試驗時，則倒換旁路母線上供電。 所用電設備的布置應符合電力生產的工藝流程的要求，作到設備布局和空間利用合理。 設計時還應適應當注意其經濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術、新設備，使所用電接線具有可行性和先進性。 變電所的安全運行和維護創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，巡回檢查道路暢通，設備的布置滿足安全凈距并符合防火、 防暴、防潮、防凍和防塵的要求。 在選擇所用電設備的形式時，應結合所用配電裝置的布置特點，擇優(yōu)選用適當?shù)漠a品。 11 3 主接線的選擇 氣主接線設計 氣主接線的基本要求 電氣主接線是由電氣設備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又成為一次接線或電氣主系統(tǒng)。對電氣主接線的基本要求，概括地說應包括可靠性、靈活性和經濟性三方面。 1、 可靠性 安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅給發(fā)電廠造 成損失，而且給國民經濟各部門帶來損失更加嚴重。因此，電氣主接線必須保證供電可靠。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠和變電站來說是可靠的，而對另外一些發(fā)電廠和變電站則不一定能滿足可靠性要求。所以，在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠或變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負荷性質和類別、電氣設備制造水平及運行經驗等諸多因素。 2、靈活性 電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性包括以下幾個方面： 操作的方便性。電氣主接線應該在滿足可靠性的條件下，接線簡單， 操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作中出差錯。 12 調度的方便性。電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 擴建的方便性。對將來要擴建的變電站，其主接線必須具有擴建的方便性，在設計主接線時應留有發(fā)展擴建的余地。設計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來可順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。 3、經濟性 在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間。通常設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。經濟性主要從以下幾個方面考慮： 節(jié)省一次投資。主接線應簡單清晰，并要適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關電器數(shù)量、選用廉價的電器或輕型電器，以便降低投資。 占地面積少。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能的允許條件下，應采取一次設計 ，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經濟效益。 電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應經濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 接線設計原則 電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣設計的主體。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經濟性的要求等 13 密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設計必須結合電力系統(tǒng)和變電站的具體情況，全面分析有關影響因素，正確處理它們之間的關系，經過技術、經濟比較，合理地 選擇主接線方案。電氣主接線設計的基本原則應以設計任務書為依據(jù)，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。 主接線的可靠性要包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度。 35110路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組成或線路分支接線；超過兩回 時，宜采用擴大橋形、單母線或單母分段的接線。 35 63 8 回及以上時，亦可采用雙母線接線。 110路 為 6 回及 以上 時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、單母線分段或雙母線的 35 110接線 中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置 旁 路設施；當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。當 110路為 6 回及以上， 35 63 8 回及 以上時，可裝設專用的旁路斷路器。主變壓器 35 110條件時亦可接入旁路母線；采用 路器的主接線不宜設旁路設施。當變 電所裝有兩臺主變壓器時 ， 6 10宜采用單母線分段；線路為 12 回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當 6 35電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。 種主接線接線方式的特點 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 14 建。 1、單母線接線 單母線接線雖然具有接線簡單清晰、設備少、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）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分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電。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。單母接線適用于： 110200電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回， 35 63電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回， 6 10電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回。 2、單母線分段接線 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可 以從不同段引出兩個回路，兩段母線可看成是兩個獨立電源，提高了供電的可靠性，可對重要用戶供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線繼續(xù)工作。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電。而出線為雙回時，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。單母分段適用于： 110220電裝置的出線回路數(shù)為 3 4 回， 35 63 8 回， 610電裝置出線為 6 回及以上。 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 35110變電所，具有足夠的可靠性和靈活性。 4、橋形接線 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線。橋式接線所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內橋和外橋接線。 橋接線 內橋接線具有高壓斷路器少的優(yōu)點，但是其接線中變壓器的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運；橋連斷路器檢 15 修時，兩個回路需解列運行；出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。內橋接線適合用于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經常切除的變電站中。 橋接線 外橋接線適用于較小容量并且變壓器的切換較頻繁或線路較短的發(fā)電廠、變電所。 5、 雙母接線 雙母接線具有供電可靠、調度靈活、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 “跨條 ”，則該回路在檢修期需要停電。雙母接線的適用范圍： 610電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器； 35電裝電裝置，當出線回路超過 8 回時，或連接的電源較多、負荷較大時； 110 220線回路數(shù)為 5 回及以上時，或 110 220電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路 數(shù)為 4 回及以上時。 6、 雙母分段接線 雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構成方式的自由度大，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。雙母線分段較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)特點，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，一般當連接的進出線回路數(shù)在 11 回及以下時，母線不分段。 10氣主接線 結合上述各主接線方式的特點， 110接線可采用單母線分段帶旁路 母線或雙母線帶旁路母線接線方式， 如圖 3方案 ，圖 3方案 16 。 圖 3單母線分段帶旁母接線 圖 3 雙母線帶旁路母線接線 17 18 表 3 110接線方案比較表 由以上對比可知，在技術上（可靠性、靈活性）第種方案明顯合理，在經濟上則方案占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電站應具有較高的可靠性和靈活性。經綜合分析，決定選第種方案為設計的最終方案。 10氣主接線 結合上述各主接 線方式的特點， 10接線可采用單母線分段接線或雙母線接線方式， 如圖 3方案 ，圖 3方案 。 比 較 方案 方案 技 術 簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 可靠 性、靈活性差 旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 運行可靠、運行方式靈活、便于事故處理、易擴建 母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作 倒閘操作復雜，容易誤操作 經 濟 設備少、投資小 用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資 占地大、設備多、投資大 母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資 19 圖 3母線分段接線 圖 3對圖 3圖 3示方案、綜合比較，見表 3 3 10方案 方案（單母線分段接線） 方案（雙母線接線） 技 術 不會造成全所停電 調度靈活 保證對重要用戶的供電 任一斷路器檢 修，該回路必須停止工作 供電可靠 調度靈活 擴建方便 便于試驗 易誤操作 經 濟 占地少 設備少 設備多、配電裝置復雜 投資和占地面大 經過綜合比較，方案在經濟性上比方案好，且調度靈活，也能保 20 證供電的可靠性。所以選用方案。 用電接線 一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。上述兩種方案如圖 3圖 3示。 圖 3母線分段接線 圖 3對圖 3 3綜合比較，見表 3 表 3 站用電主接線方案比較 比 較 方案單分 方案單 技 術 不會造成全所停電 調度靈活 保證對重要用戶的供電 任一斷路器檢修，該回路必須停止工作 簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 可靠性、靈活性差 21 經比較兩種方案經濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性高方案 。 經 濟 占地少 設備少 設備少 投資小 22 4 短路電流計算 述 短路是電力系統(tǒng)中最嚴重的故障，它能破壞對用戶的正常供電和電氣設備正常工作，因 此變電所電氣部分的設計和運行，都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障情況。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(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，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 路電流計算的意義、規(guī)定和步驟 起短路的主要原因 1、設備絕緣損壞 ： 正常運行時電力系統(tǒng)各部分絕緣是足以承受所帶電壓的，且具有一定的裕度。但是由于電氣設備在制造時可能存 在某些缺陷，在運輸、保管和安裝的過程中，絕緣可能受到機械損傷，長期低電壓過電流運行的設備絕緣會迅速老化等原因，使電氣設備的絕緣受到削弱或損壞，造成帶電部分的相與相或相與地形成通路。 2、惡劣的自然條件及人為條件 ： 大氣過電壓（雷擊）引起閃絡，大風和復冰引起倒桿和短線等造成短路。工作人員誤操作如設備檢修未拆除地線就加電壓、運行人員帶負荷拉刀閘等。 算短路電流的意義 眾所周知，短路引起的后果非常嚴重，因此，必須設法消除可能引起 23 短路的一切因素，同時需要計算短路電流，以便正確的選擇電氣設備，使電器設備具有 足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞；為了選擇切斷故障的開關器，正定短路保護裝置和選擇限制短路電流的元件，也必須計算短路電流。 路電流計算的一般規(guī)定 1、 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。 2、 選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的導步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流 為最大的地點。 4、導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 算步驟 在進行短路電流計算時，應該根據(jù)計算要求收集有關資料，如電力系統(tǒng)接線圖，運行方式和各元件的技術參數(shù)等，首先做出計算電路圖，再做出針對各短路點的等值電路圖，然后利用網絡簡化規(guī)則，化簡等值電路，求出短路總電抗，最后根據(jù)總電抗即可求出短路電流值。具體計算步驟如下所示： 1、選擇計算短路點。 2、畫等值電路（次暫態(tài)網絡）圖： 首先去掉系統(tǒng)中的所有負載分支、線路電容、電抗及元件的電 阻； 選取基準容 量 基準電壓 般取各級的平均額定電壓 )； 將各元件電抗換算為同一基準值的標么電抗； 繪出等值網絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。 24 3、化簡等值網絡：為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗 4、求計算電抗 。 5、由運算曲線查出短路電流的標幺值。 6、計算無限大容量 (或 3)的電源供給 的短路電流周期分量。 7、計算短路電流周期分量有名值和短路容量。 8、計算短路電流沖擊值。 9、繪制短路電流計算結果表。 路電流的計算 由新密市供電局提供的數(shù)據(jù)可以知道新南變電所主變運行方式如下： 1、新南變電所一臺主變壓器運行，另外一臺備用。 10段開關運行，新南變電所由 110南線供電。 2、新南變電所兩臺變壓器分裂運行， 10段開關備用。 所以，本設計在短路電流計算過程中，只考慮變壓器分裂運行的情況，也就是說在計算最大運行方式下的短路電流及最小運行方式下的短路電流時，僅按分裂運行的 情況，這樣考慮主要是因為主變壓器在任何情況下都不會并列運行。 供電系統(tǒng)圖如圖 4示，其等值網絡圖如圖 4示： 25 圖 4 426 各元件電抗的計算，【均以標么值表示】 選00 1空線路電抗 L2=32100115 =壓器電抗 3X=4X= 經查表知，架空線路每公里長的電抗為 ） 最大運行方式下1d點短路時 （ 110 短路總阻抗 2X 路電流 1 24.7 dI31003 115 路沖擊電流 27 2im 2 路沖擊電流最大有效值 路容量 2470大運行方式時 2d點短路時 （ 10 1 1003 8 過計算可知：流過 1 號開關最大短路電流過 2 號 5 號開關最大短路電流 29 5 電氣設備的配置與選擇 氣設備的選擇 盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 電氣設備選擇的一般原則為： 1、應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。 2、應滿足安裝地點和當?shù)丨h(huán)境條件校核。 3、應力求技術先進和經濟合理。 4、同類 設備應盡量減少品種。 5、選用的新產品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經正式簽訂合格的特殊情況下選用未經正式鑒定的新產品 應經上級批準。 正常工作條件選擇電氣設備 1、 額定電壓 電氣設備所 在電網的運行電壓因調壓或負荷的變化，有時會高于電網的額定電壓，故所選電氣設備允許的最高工作電壓不得低于所接電網的最高運行電壓，一般按照電氣設備的額定電壓 低于裝置地點電網額定電壓 、 額定電流 電氣 設備的額定電流 氣設備的長期允許 30 電流。 、 環(huán)境條件對設備選擇的影響 當電氣設備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超過一半電氣設備使用條件時，應采取措施。此外，還應按電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對電器進行種類好（屋內或屋 外）和型式（防污型、防爆型、濕熱型等）的選擇。 短路狀態(tài)校驗 1、 短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電器時，電氣設備各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定條件為 中， 短路電流產生的熱效應； t 分別為電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。 2、 電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 中， 下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定： 1) 用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。 2) 采用有限電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。 31 3) 裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。 3、短路電流計算條件 為使所選電氣設備具有足夠 的可靠性、經濟性、合理性，并在一定時期內適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應按下列條件確定： 容量和接線。按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃；其接線應采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。 短路種類。一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。 計算短路點。在計算電路圖中，同電位的各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的位置不同而不同。在校驗電器和載流導體時，必須確定電氣設備和載流 導體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。 路器的選擇 按照斷路器采用的滅弧介質可分為油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣 斷路器、 空斷路器等。 1、 油斷路器 油斷路器分為多油斷路器和少油斷路器。多油斷路器的油作為滅弧和絕緣介質，少油斷路器的油僅作滅弧介質，對地絕緣依靠固體介質。油斷路器可以自 能式滅弧，開斷性能差；多油斷路器僅有屋外型 35壓等級，少油斷路器 110以上產品為積木式結構，全開斷時間短。油斷路器具有運行經驗豐富，易于維護，噪聲低 等特點，但是油易劣化， 需要一套油處理裝置，需防火、防爆。 2、 壓縮空氣斷路器 壓縮空氣斷路器結構較復雜。它以壓縮空氣作為滅弧介質和弧隙絕緣 32 介質，操動結構與斷路器合為一體。壓縮空氣斷路器的額定電流和開斷能力都可以作得較大，適于開斷大容量電路；動作快，開端時間短。但是它的噪聲較大，維修周期長，無火災危險，需要一套壓縮空氣裝置作為氣源。 3、 路器 體滅弧，對材料、工藝及密封要求嚴格；有屋外敞開式及屋內落地罐式之別。它的額定 電流和開斷電流可作得很大；開斷性能好，適于各種工況開斷；斷口電壓可作的較高，斷口開距小。它具有噪 聲低，運行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長等優(yōu)點。 4、 真空斷路器 真空斷路器體積小，重量輕；滅弧室工藝材料要求高，以真空作為絕緣和滅弧介質；觸頭不易氧化。它可連續(xù)多次操作，開斷性能好，滅弧迅速。它具有運行維護簡單，滅弧室不需要檢修，無火災及爆炸危險，噪聲低等優(yōu)點。 110斷路器的選擇與校驗 在相同的工作條 件下，額定電壓和額定電流都相同的回路中可采用同型號的短路器，在新南變電所的 110的進線斷路器也采用了三個型號相同的斷路器。 由于 路器制造簡單，價格便宜，維護工作 量少，故新南變電所110外配電選擇戶外 路器 10，并且由于 110的短路容量為 2471選用短路容量為 3000此型式斷路器，附壓操作機構，其參數(shù)如下： 10 路器 額定電壓 110高工作電壓 126V 額定工作電流 1500A 額定開斷電流 33 額定斷流容量 3000限通過電流 峰值 55效值 32合電流 峰值 55效值 32S 熱穩(wěn)定電流 32有分閘時間 分閘時間 閘時間 合閘無電流間隔時間 量 1400油重 400壓操動機構參數(shù) 工作壓力 大氣壓 310 330 控制電源： 分合閘線圈直流電壓： 220/110v 分合閘線圈電流： 2/4A 油泵電動機參數(shù)： 交流 380V 流 220V 110e e K V 斷路器電壓滿足要求 對于此斷路器來說 m a x 2 1 . 0 5 234 = 7 0 4 3 0 4 0 =額定電流 1500A y 常發(fā)熱允許最高溫度 70 年電高溫度 0 額 定環(huán)境溫度 40 滿足 要求 滿足 條件 3000 V A 2 4 7 1 V A 滿足 的條件 d按短路關合電流選擇 在斷路器合閘之前，若線路上存在短路故障則在斷路器合閘過程中觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預擊穿）。更容易發(fā)生觸頭熔 35 焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷 短路電流，因此額定關合電流也是斷路器的重要參數(shù)之一。 為保證短路器 在關合短路電流時的安全，其額定關合電流的值 該不小于短路電流最大沖擊值 即 55KA 滿足要求。 e短路熱穩(wěn)定校驗 I 2 t=322 4=4096 安 2 秒 t I 2 滿足熱穩(wěn)定要求 f 短路動穩(wěn)定校驗 A 32以，滿足 通過以上各種校驗，說明新南變電所的 10 型斷路器均合格。另外， 10 型 路器是目前 斷路器重較先進的斷路器，具有合理經濟的特點，所以此變電站 110選用 10 型 路器。 36 10 進線斷路器的選擇 由于少油短 路器具有