電力系統(tǒng)和變電站總體設(shè)計書

1 電力系統(tǒng)和變電站總體設(shè)計書 第 1 章 電力系統(tǒng)和變電站總體分析 力系統(tǒng)概述 電力工業(yè)是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能等一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源的工業(yè)，它為國民經(jīng)濟的其它各部門的快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，是國民經(jīng)濟的一項基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的先行工業(yè)，它的發(fā)展水平直接反映著國家的經(jīng)濟發(fā)展水平。 隨著社會和科學(xué)的發(fā)展，電能被越來越廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)也生產(chǎn)以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉(zhuǎn)化為其它形式的能源，并且電能的分配和輸送易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的工作場合和生活場合。電能也可以促 進工農(nóng)業(yè)的機械化和自動化。 電站概述 變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力的場所，是發(fā)電廠和用戶聯(lián)系的中間環(huán)節(jié)。變電站按照其升降電壓的不同分為升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站是為了減少電能在運輸過程中的損耗，將發(fā)電廠發(fā)出的電升壓后輸送到遠方，這種變電站通常與發(fā)電廠聯(lián)系在一起；降壓變電站與負荷中心比較靠近，將高壓電通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合的低壓電。在這里我們設(shè)計的是 110常變電站是由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室等組成的。 總的來說變電站內(nèi)的總體布置合理，便于設(shè)備的操作、搬 運、檢修和巡視，當(dāng)然也要便于未來的擴建性。 根據(jù)負荷允許停電程度的不同，可以將負荷分為三個等級，也就是一級負荷、二級負荷和三級負荷。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。 一級負荷是指將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境嚴重污染對工業(yè)將造成經(jīng)濟的巨大損失，如重要的大型的設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴重的政治影響；二級負荷是指回造成較大的經(jīng)濟損失，產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)，還可能引起社會秩序的混亂或較嚴重的政治影響；三級負荷指造成的損失不大或者直接的經(jīng)濟損失。負 荷的等級不同，對供電 2 的要求也不同。對于一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電；對于三級負荷一般只需要一個電源供電。 電站的分類 照變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用 一、系統(tǒng)樞紐變電站 樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，目前電壓等級有 220330西北電網(wǎng) )和 500紐變電站連成環(huán)網(wǎng)，全站停電后，將引起系統(tǒng) 解列，甚至整個系統(tǒng)癱瘓，因此對樞紐變電站的可靠性要求較高。 樞紐變電站主變壓器容量大，供電范圍廣。 二、地區(qū)一次變電站 地區(qū)一次變電站位于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點，是與輸電主網(wǎng)相連的地區(qū)受電端變電站，任務(wù)是直接從主網(wǎng)受電，向本供電區(qū)域供電。全站停電后，可引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個區(qū)域供電。電壓等級一般采用 22030 地區(qū)一次變電站主變壓器容量較大，出線回路數(shù)較多，對供電的可靠性要求也比較高。 三、地區(qū)二次變電站 地區(qū)二次變電站由地區(qū)一次變電站受電，直接向本地區(qū)負荷供電，供電范圍小，主變壓器容量與臺數(shù)根 據(jù)電力負荷而定。全站停電后，只有本地區(qū)中斷供電。 四、終端變電站 終端變電站在輸電線路終端，接近負荷點，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，全站停電后，只是終端用戶停電。 照變電站安裝位置 一、室外變電站 室外變電站除控制、直流電源等設(shè)備放在室內(nèi)外，變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等主要設(shè)備均布置在室外。這種變電站建筑面積小，建設(shè)費用低，電壓較高的變電站一般采用室外布置。 二、室內(nèi)變電站 3 室內(nèi)變電站的主要設(shè)備均放在室內(nèi)，減少了總占地面積，但建筑費用較高，適宜市區(qū)居民密集地區(qū)，或位于海岸、鹽湖、化工廠及其他空氣污 穢等級較高的地區(qū)。 三、地下變電站 在人口和工業(yè)高度集中的大城市，由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設(shè)置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可以減少占地，尤其隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站乃至大型樞紐變電站將更多的采取地下變電站。這種變電站多數(shù)為無人值班變電站。 四、箱式變電站 箱式變電站又稱預(yù)裝式變電站，是將變壓器、高壓開關(guān)、低壓電器設(shè)備及其相互的連接和輔助設(shè)備緊湊組合，按主接線和元器件不同，以一定方式集中布置在一個或幾個密閉的箱殼內(nèi)。 箱式變電站是由工廠設(shè)計和制造的，結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、可靠性 高、安裝方便，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于居民小區(qū)和公園等場所。箱式變電站一般容量不大，電壓等級一般為 335著電網(wǎng)的發(fā)展和要求的提高，電壓范圍不斷擴大，現(xiàn)已經(jīng)制造出了 132 箱式變電站按照裝設(shè)位置的不同又可分為戶外和戶內(nèi)兩種類型。 五、移動變電站 將變電設(shè)備安裝在車輛上，以供臨時或短期用電場所的需要。 照值班方式 一、有人值班變電站 大容量、重要的變電站大都采用有人值班變電站。 二、無人值班變電站 無人值班變電站的測量監(jiān)視與控制操作都由調(diào)度中心進行遙測遙控，變電站內(nèi)不設(shè)值班 人員。 據(jù)變壓器的使用功能 一、升壓變電站 升壓變電站是把低電壓變?yōu)楦唠妷旱淖冸娬荆缭诎l(fā)電廠需要將發(fā)電機出口電壓升高至系統(tǒng)電壓，就是升壓變電站。 二、降壓變電站 4 與升壓變電站相反，是把高電壓變?yōu)榈碗妷旱淖冸娬?，在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)的變電站是降壓變電站。 次設(shè)計企業(yè)變電站情況分析 本次設(shè)計要求是為了滿足濟源鋼鐵集團生產(chǎn)的供電要求新建一個 110中原始數(shù)據(jù)有電壓等級： 110/10路回數(shù)： 1102回； 106回，一次建成。主變?nèi)萘繛椋?2臺 31500址位于廠區(qū)外部，臨近負荷中心，交通方便，有充足的水源平均海拔 200米，地震烈度為 7度，年最高氣溫： +40；年最低氣溫 該站有 2個電源： 1個是無窮大系統(tǒng)，通過 10公里； 1個是 50過 3公里。系統(tǒng)電抗： 該站 10 表 10負荷名稱 負荷大小 煉鋼 1車間 5000鋼 2車間 5000材 1車間 4000材 2車間 4200鐵 1車間 3800鐵 2車間 4000荷總計 26000結(jié) 本章主要根據(jù)任務(wù)設(shè)計書給出的負荷資料做出進一步的分析完善，分析的內(nèi)容包括：各電壓等級的 負荷 名稱、生產(chǎn)性質(zhì)和特點、負荷組成類別的百分比、負荷的自然力率等，對供電的要求和政策等。最后列出負荷表并附加了必要的說明文字。對該站的負荷進行總體的分析，為后面的主變壓器容量的選擇 、 電氣主接線的設(shè)計打下基礎(chǔ)。 5 第 2章 變電站主變壓器的選擇 變選擇的一般原則 壓器形式的選擇 一、 變壓器相數(shù)的確定 若站址地勢開闊 ，不受運輸條件限制時，在 330其以下的發(fā)電廠和變電所中，均采用三相變壓器。 二、 變壓器繞組數(shù)量的選擇 在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變壓器各繞組的功率達到該主變壓器容量的 15%及以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功功率補償設(shè)備時，主變宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本次設(shè)計的具體實際情況，都應(yīng)選擇三繞組變壓器。 三、 繞組連接方式 參考電力工程電氣設(shè)計手冊和相應(yīng)的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的 15%以上，或在低壓側(cè)雖沒有負荷，但是在變電所的實際情況， 由主變?nèi)萘窟x擇部分的計算數(shù)據(jù)，明顯滿足上述情況。故該變電所主變選擇為三繞組變壓器。 參考電力工程電氣設(shè)計手冊和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y 和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是型的，我國 110以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點，所以都需要選擇 連接方式，而 6的連接方式。 故濟鋼 110方式為： 。 四、 調(diào)壓方式的確定 常用的調(diào)壓方式手動調(diào)壓和有載調(diào)壓。手動調(diào)壓用于調(diào)整范圍 2 內(nèi)；有載調(diào)壓用于調(diào)整范圍可達 30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴，常用于以下情況： 6 而為受端，具有可逆工作的特點聯(lián)絡(luò)變壓器。 規(guī)程規(guī)定，在滿足電壓正常波動情況下可以采用手動調(diào)壓方式 (手動調(diào)壓方式的變壓器便于維修 )。對于 1105%之內(nèi)，所以可以采用手動調(diào)壓方式。 綜合以上分析，本設(shè)計中基干濟鋼變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。 壓器容量和臺數(shù)的選擇 一、主變?nèi)萘康目紤]原則（參考電力工程電氣設(shè)計手冊） 適當(dāng)考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 有重要負荷的變電站應(yīng)考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器 容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變停運時，其余主變壓器應(yīng)能保證全部負荷的 60%。 從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準化。（主要考慮備用品，備件及維修方便） 二、主變臺數(shù)的考慮原則 中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺主變?yōu)橐恕?計時應(yīng)考慮裝三臺的可能性。 主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的 1設(shè)計，以便負荷發(fā) 展時更換主變。 變壓器的冷卻方式 根據(jù)變壓器型號的不同 ,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強迫油循環(huán)風(fēng)冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導(dǎo)向油循環(huán)等。 油浸自冷式就是以油的自然對流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加 30% 35%。強迫油循環(huán)冷卻方式，又分強油風(fēng)冷和強油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再復(fù)回油箱。油冷卻器做成容易散 熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。 7 這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對流時提高 3倍，則變壓器可增加容量 30%。 按一般情況， 110電站宜選用風(fēng)冷式。 否選用自耦變壓器 選擇自耦變壓器有許多好處， 1、自耦變壓器體積小，質(zhì)量輕，節(jié)省材料。 2、自耦變壓器由于所用材料少，銅耗、鐵耗減小，可提高效率。 3、安裝運輸方便。但是自耦變 高低壓邊有直接電的聯(lián)系，高壓邊發(fā)生故障直接波及低壓邊， 適用于兩個電壓級中性點都直接接地的系統(tǒng)中，而本站只有 110其多用于 220以上變電所，發(fā)電機升壓及聯(lián)絡(luò)變壓器。它經(jīng)小阻抗接地，短路電流大，造成設(shè)備選擇困難和對通信線路的危險干擾，且考慮到現(xiàn)場維護等問題，故不采用自耦變壓器。 壓器各側(cè)電壓的選擇 作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在 10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按 10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對于 110慮到要選擇節(jié)能新型的， 1101510選 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決 在 110了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。 110且選用與中性點絕緣等級相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo。 10為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。 次設(shè)計變電站主變的確定 根據(jù)以上設(shè)計原則，本次設(shè)計變電站主變確定為雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 變壓器型號： 10 額定容量： 31500額定電壓： 110 % / 連接組標(biāo)號： 路阻抗 ： 空載電流： 8 空載損耗： 36 負載損耗： 138距（橫向 /縱向）： 2000/1435 外形尺寸（長 *寬 *高， 5600*4380*5330 器身重： 油質(zhì)量： 12t 總重： 49t 生產(chǎn)廠家：合肥變壓器廠 第 3章 電氣主接線設(shè)計 言 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)，以國家的經(jīng)濟建設(shè)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，盡可能的節(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。 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，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(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備 文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。 接線設(shè)計的基本要求 設(shè)計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，我們要重視電氣主接線的設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)依據(jù) 35 110 第 電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足 供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。 第 35 110采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形單母線或分段單母線的接線， 35 63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。 第 ：在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35 110接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可以設(shè)置旁路設(shè)施。 當(dāng)有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接 9 線，當(dāng) 110路為 6 回及以上， 35 63路為 8 回及以上時，可裝設(shè)專用的旁路斷路器，主變壓器 35 110路中的斷路器，有條件時，亦可接入旁路母線，采用 6路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。 第 變電站裝有兩臺主變時， 6 10宜采用分段單母線。線路為 12回及以上時亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。 氣主接線形式 母線接線 單母線接線只有一條母線，且每一支路均有 接線的基本構(gòu)成：電源 母線 出線 。 一、 簡單的單母線接線（單母不分段） 優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備用量少，經(jīng)濟實用；有利用電源互為備用及負荷間的合理分配；正常投切與故障投切互不干擾，靈活方便。 缺點：母線范圍內(nèi)發(fā)生故障或母線及母線 修時，需停止供電；各單元 單元中斷工作。 二、分組單母線接線 段單母線 用 母線分為兩組， 縮小了母線故障和母線檢修時的停電范圍， 有利于電源間的相互備用和負荷的合理分配 有兩種形式：并列的 閘，優(yōu)點：當(dāng) 開，退出故 障母線而保證非故障母線繼續(xù)運行；缺點：短路電流大；在母線必須裝設(shè)繼保裝置。不并列的 段單線線 用 開，當(dāng) I 組母線發(fā)生故障時，可投入 兩組母線并列運行，用 用 母線分為兩組。與簡單的單母線相比： 相同點 發(fā)生母線故障時會造成全部停電；不同點 判明故障后，可恢復(fù)非故障母線運行，與 作要慎重，步驟復(fù)雜。 三、 單母線接線帶旁路 四、 單線分段帶旁路 單母線分段加旁路 :其供電可靠性高 ,運行靈活方便 ,但投資有所增加 ,經(jīng)濟性稍差。特別是用旁路斷路器帶路時 ,操作復(fù)雜 ,增 加了誤操作的機會。同時 ,由于加裝旁路斷路器 ,使相應(yīng)的保護及自動化系統(tǒng)復(fù)雜化。 母線接線 10 一、不分段的雙母線 雙母線接線的特點：可輪流檢修母線而不影響正常供電。檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時，只影響該回路供電。工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復(fù)供電?？衫媚嘎?lián)斷路替代引出線斷路器工作。便于擴建。由于雙母線接線的設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，運行中需要用隔離開關(guān)切換電路容易引起誤操作；同時投資和占地面積也較大。 二、雙母線分段接線 一臺半斷路器接線有兩組母線，每一回路經(jīng)一臺斷路器接至一組母線 ，兩個回路間有一臺斷路器聯(lián)絡(luò)，組成一個“串”電路，每回進出線都與兩臺斷路器相連，而同一“串”支路的兩條進出線共用三臺斷路器。正常運行時，兩組母線同時工作，所有斷路器均閉合。 接線特點：運行靈活可靠。正常運行時成環(huán)形供電，任意一組母線發(fā)生短路故障，均不影響各回路供電。操作方便。隔離開關(guān)只起隔離電壓作用，避免用隔離開關(guān)進行倒閘操作。任意一臺斷路器或母線檢修，只需拉開對應(yīng)的斷路器及隔離開關(guān)，各回路仍可繼續(xù)運行。二次接線和繼電保護比較復(fù)雜，投資較大。 注意：為提高運行可靠性，防止同名回路（指兩個變壓 器或兩回供電線路）同時停電，一般采用交替布置的原則。重要的同名回路交替接入不同側(cè)母線；同名回路接到不同串上；把電源與引出線接到同一串上。 式單元接線 一、 發(fā)電機 變壓器組式單元 F 一三繞組 T F 一雙繞組 T F 二、變壓器 線路組式單元 具有接線簡單 ,開關(guān)設(shè)備少 ,操作簡便 ,宜于擴建 ,以及因為不設(shè)發(fā)電機出口電壓母線 ,發(fā)電機和主變壓器低壓側(cè)短路電流有所減小等特點。 三、發(fā)電機 變壓器 線路組 形接線 兩臺主變 +兩回出線 內(nèi)橋：橋靠近 T 側(cè) 投復(fù)雜（內(nèi)橋內(nèi)不便）。 投方便。適用于： T 切投較少的電站，否則會影響 常運行時，無穿越性功率，線路較長。 11 外橋：橋靠近 橋外不便）。適用于： 穿越功率、線路較短。 次設(shè)計變電站的主接線設(shè)計 綜合以上規(guī)程規(guī)定，結(jié)合本變電站的實際情況， 110有 2 回 進 線， 10回出線 分析部分和負荷情況分析部分，該變電站在整個電力網(wǎng)絡(luò)中處于重要的地位，各側(cè)均不允許斷電。故可對各電壓等級側(cè)主接線設(shè)計方案作以下處理 。 10線主接線方案確定 根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案，列表 3 表 310方案 項目 方案 I 單母分段 方案 型接線 可 靠 性 1、 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段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 當(dāng) 一回線路故障時 ,分段斷路器自動將故障段隔離 ,保證正常段母線不間斷供電 ,不致使重要用戶停電 靈 活 性 當(dāng)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。 當(dāng)出線為雙回路時，常使用架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 擴建時需向兩個方向均衡擴建。 線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。 橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。 變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時期停運。 經(jīng) 濟 性 接線簡單，增加了設(shè)備 ,投資要較方案 高 接線簡單 ,運行設(shè)備少 高壓斷路器數(shù)量少，四個 回路只需三臺斷路器。 由以上比較結(jié)果知，這方案 1 有較好的可靠性和靈活性。由于本變電站在整個系統(tǒng)中占有較重要的地位及本站的未來發(fā)展計劃，要求保證某些重要的 車間 不可中斷供電，故要求系統(tǒng)有更好的供電可靠性，綜合考慮， 110。 12 0線主接線方案確定 根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案，列表 3 表 310基本要求 方案（ ）單母分段接線 方案（ ）雙母線 可靠性 無論檢修斷路器或變壓器故障時，均不會造成重要的電力負荷 停電。使用的電氣設(shè)備比較多，出現(xiàn)故障的幾率也比較大。 具有較強的供電可靠性。選擇輕型的電氣設(shè)備。 使用的設(shè)備比較多，出現(xiàn)故障的幾率比較高。 靈活性 電氣主接線的結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)度靈活性較差。易于擴建和擴展。 運行方式相對簡單，并且具有較好的靈活性。易于擴建和實現(xiàn)自動化。 經(jīng)濟性 使用的電氣設(shè)備少，投資小，年運行費相對低。占地面積比較大。 使用的設(shè)備相對少，投資少，年運行費用高。占地面積比較大。 由表中分析可以知道，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮 廠 區(qū)電力負荷的基本情況以及 企業(yè) 的經(jīng)濟狀況，通過比較，最 后選擇第 (I)方案，即采用 單母分段 接線形式，足以滿足 企業(yè) 電力負荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟的發(fā)展，還有擴建和擴展的可能。因此，選擇了單母線 分段 接線的主接線形式。 本次設(shè)計主接線圖見附錄圖 1所示。 用電接線方式 根據(jù)設(shè)計要求，在本所用電源是從濟鋼集團變電站主變 110電壓母線上引接。 0限流問題 為合理選擇 10的電氣設(shè)備，必須考慮 10的開關(guān)柜的能否選用輕型電器，所以必須考慮 10是否有限流問題，經(jīng)過短路計算，若需要加限流措施，對 110擇 31U 大的阻抗結(jié)構(gòu)，其二，選擇變壓器分列運行的方式，都不滿足時再加限流電抗器。經(jīng)計算后知， 10應(yīng)采取限流措施，因此所用變該用接地變，其型號為： 0/用消弧線圈為： 0。 13 變中性點接線的方式和設(shè)計 10接地方式 根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況， 110以變電站主變的 110 0接地方式 6 10應(yīng)該選用中性點不接地、經(jīng)高阻接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。消弧線圈又分為完全補償和欠補償方式，為防止出現(xiàn)在滅接地電容電流出現(xiàn)時電弧諧振，一般選用過補償方式，具體采用那種接地方式，應(yīng)經(jīng)電容電流計算，對 100選經(jīng)消弧線圈接地方式。 若需要加裝消弧線圈時，需要考慮它的引接方式。 10于主變的 10是接線，沒有中性點，故對 10需加接地變，將中性點引出用以接消弧線圈，接地變的容量應(yīng)大于消弧線圈的容量，一般應(yīng)該在 610每一段母線上安裝型號一樣，相同容量的接地變，考慮接地變的低壓側(cè)可以獲取 380以選用接地變后就不用再選用 50 消弧線圈的容量及型式的選擇 顯然 10由于主變的 10線，沒有中性點，故對 10中性點引出以接消弧線圈，接地變的容量應(yīng)大于消弧線圈的容量，查發(fā)電廠電氣部分設(shè)計計算資料可選用接地變型號為：0/用消弧線圈為： 0，變比為： 序阻抗電壓為： 4%。 14 第 4章 短路電流的計算 言 在電力供電系統(tǒng)中，對電力系統(tǒng)危害最大的就是短路。短路的形式可以分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路接地。在短路電流計算過程中，以便都以最嚴重的短路形式為依據(jù)。因此，本文的短路電流計算都以三相短路為例。 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通常可達數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點附近電壓顯著下降，造成這些 地方供電中斷或影響電動機正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的運行解列。 算短路電流的目的 計算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗電器設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定計算。 為了達到上述目的，須計算出下列各短路參數(shù) I 次暫態(tài)短路電流，用來 作 為繼電保護的整定計算和校驗斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用（電力系統(tǒng)在最大運行方式下）繼電保 護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值。 三相短路沖擊電流，用來檢驗電器和母線的動穩(wěn)定。 I 三 相短路電流有效值，用來檢驗電器和母線的熱穩(wěn)定。 S 次暫態(tài)三相短路容量，用來檢驗斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。 15 路電流的計算的規(guī)定 為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出 以 下規(guī)定： 流的頻率相同，短路 前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。 壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。 個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端點的實際額定電壓 ， 因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否則，誤差偏大。 般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件 X/3R 時，可以略去電阻的影響。只有在短路點總電阻大于總電阻的 1/3時才加以考慮，此時采用 阻抗等于電抗計算 。 該考慮對短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。此時，電動機將變?yōu)榘l(fā)電機運行狀態(tài)，母線上電壓低于電動機的反電勢。 短路點遠的電源與近的電源不能合并。 3,可以認為電源容量為無限大容量的系統(tǒng) ,短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。 路電流計算過程 統(tǒng)接線圖如圖 4 16 圖 4統(tǒng)接線圖 數(shù)計算： 所基準值為： 0015 系統(tǒng)電抗： = 300 = 0 (4 = = (4變壓器阻抗： 4 =0= 1 (4路電流計算 等效電路圖如圖 4 17 圖 4效電路圖 將 4 并聯(lián)后，得 ，等效簡化圖如圖 4 圖 4效簡化圖 經(jīng)過查電 力系統(tǒng)阻抗表可知（參見供配電設(shè)計手冊 97 頁）各種線行的單元電抗： L =： 18 32115300 = (41 對 轉(zhuǎn)移電抗： 5=21 1=2 對 轉(zhuǎn)移阻抗： 電源的計算電抗：用是式 1的計算電抗： 節(jié)點發(fā)電機對短路點 計算電抗： 源 短路點 00= 由于 ,直接由11 得 I 11K =0 查運算曲線得電源 0秒短路電流標(biāo)幺值： I 1I 2源 2秒短路 電流標(biāo)幺值： I 1I 2源 4秒短路電流標(biāo)幺值： I 1I 21 點的短路電流： 2= I2/2= 2= 1K = 1K =A) 為了限流，我們還可以采用變壓器的分列運行，選用短路點 K1 ，但是鑒于上面的計算的得，對于短路點 有 選擇 30 型斷路器時，對于 100滿足要求，無須再進行短路電流的計算。 的短路電流： I2/ 19 1K = 1K =A) 計算結(jié)果如表 4 表 4路電流計算結(jié)果 短路電流 短路點 I（ I （ I 2 5章 高 壓電氣設(shè)備的選擇 言 正確選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的運行的重要條件。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，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，具體選擇方法也就不完全一樣。但對它們的要求卻是基本相同的。 電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備，其運行條件完全一樣，選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求是相同的。電氣設(shè)備要想能可靠地工作，必須按正常運行條件進行選擇，并且按短路條件校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的基本條件 長期工 作條件選擇 20 依據(jù)導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定 : 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。 即： U . （ 5 其中， U U 一般按照 U 選擇電氣設(shè)備的額定電壓。 對于導(dǎo)體： （ 5 對于電器： （ 5 計算方法 1. 匯流主母線 （ 1） 110實際功率分布進行計算 （ 2） 10 )10(m （ 5 2. 旁路母線回路 電流定電流或最大持續(xù)工作需要旁路回路的最大額3. 主變的引下線 對應(yīng)電壓側(cè) （ 5 4. 出線 單回線： 最大負荷電流雙回線： 單回線路最大負荷電流（ m 5. 母聯(lián)回路 I 的母線上最大一臺變壓器 6. 分段回路 m （ 5 其中： K=變壓器額定電流7. 10 （ 5 經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體 依據(jù)導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定的如下規(guī)定： 1. 載流導(dǎo)體應(yīng)選擇鋁質(zhì)材料。 2. 除配電裝置的匯流母線外，較長導(dǎo)體的截面應(yīng)按經(jīng)濟密度選擇，導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度可按照附錄四所列數(shù)值選取。 21 當(dāng)無合適規(guī)定導(dǎo)體時，導(dǎo)體面積可按經(jīng)濟電流密度計算截面的相鄰下一檔選取。 選取條件： 經(jīng)濟截面 JS 5 J 經(jīng)濟電流密度 注意：按此法選擇導(dǎo)體后，必須按長期發(fā)熱校驗。 體和電氣設(shè)備的校驗條件 導(dǎo)體的選擇 一、母線的選擇 對母線的選擇，相應(yīng)書籍中有的如下歸定： 列場所可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體。 （ 1）持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難時。 （ 2）污穢對銅腐蝕較輕微而對鋁有較嚴重腐蝕的場所。 2. 20下回路的正常工作電流在 4000A 及以下時，宜采用矩形導(dǎo)體 ，在4000選用槽形導(dǎo)體。 3. 110采用硬導(dǎo)體時，宜選用鋁合金管形導(dǎo)體。 二、 101. 電力電纜應(yīng)按下列條件選擇和校驗 : （ 1）電纜芯線材料及型號。 （ 2）額定電壓。 （ 3）截面選擇。 （ 4）允許電壓降校驗。 （ 5）熱穩(wěn)定校驗。 （ 6）電纜的動穩(wěn)定由廠家保證，可不必校驗。 2. 電纜芯線材料及型號選擇： 電纜芯線有銅芯和鋁芯，國內(nèi)工程一般選用鋁芯，電纜的型號應(yīng)根據(jù)其用途，敷設(shè)方式和使用條件進行選擇，濟鋼變電站 10線選用三相鋁芯電 纜。 3. 電壓選擇：電纜的額定電壓應(yīng)大于等于所在電網(wǎng)的電壓。 4. 截面選擇：電力電纜截面一般按長期發(fā)熱允許電流選擇，當(dāng)電流的最大負荷利用小時數(shù)大于 5000 小時且長度超過 20按經(jīng)濟電流密度選擇。 22 電器選擇的依據(jù) 一、斷路器選擇 根據(jù)規(guī)定： 35以下，可選用少油、真空、多油斷路器等，應(yīng)注意經(jīng)濟性。35220氣斷路器等。 綜合考慮，盡量利用經(jīng)過國家鑒定推薦使用的新產(chǎn)品，又 110用 10采用真空斷路器。 二、隔離開 關(guān)的選擇 隔離開關(guān)的型式很多，按安裝地點的不同可分為屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目可分為單柱式和雙柱式。它對配電裝置的占地面積有很大影響，選型時應(yīng)根據(jù)配電裝置的特點和使用要求以及經(jīng)濟技術(shù)條件來確定。 由于本設(shè)計中均采用手車式斷路器，故 10不用選隔離開關(guān)。 三、電壓互感器選擇 電壓互感器是二次回路中測量和保護用的電壓源，通過它反映系統(tǒng)的運行狀況，它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測量。 依據(jù)電力工程設(shè)計手冊對電壓互感器配置的規(guī)定： 接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測 量、保護周期和自動裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，周期點的兩側(cè)都能提取到電壓。 2. 6 220路上是否需要裝設(shè)壓互，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定。 線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。 又根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定： （ 1）一次回路電壓。 （ 2）二次電壓。 （ 3）二次負荷。 （ 1）準確度等級。 （ 2）繼電保護及測量的要求。 （ 3） 3 20內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。 （ 4） 35 （ 5） 110以上配電裝置，當(dāng)容量和準確度等級滿足要求時，宜采用電容 23 式電壓互感器。 第三繞組電壓應(yīng)為 100V，用于中性點非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為 100/3V。 四、電流互感器選擇 目前電力系統(tǒng)中用的廣泛是電磁式電流互感器，它的原理和變壓器相似，他的特點：一次繞組串聯(lián)在電 路中，并且很少，電流取決于被測試電路的負荷電流，而與二次側(cè)電流的大小無關(guān)；二次側(cè)的電流繞組阻抗很小，所以它在近于短路的狀態(tài)下運行。 電流互感器的選擇應(yīng)符合以下幾點： 電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。 三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配。 五、絕緣子和穿墻套管 其選擇依據(jù)如下： 外支柱絕緣子需倒裝時，可用懸掛式支柱絕緣子；屋內(nèi) 支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。 于母線型穿墻套管應(yīng)該校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種，瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓 6 35統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓 60500 電氣設(shè)備選擇過程 弧線圈的容量及型式的選擇 08A 故選擇型號為 期允許載流量為 289A。 短路電流