遠(yuǎn)光電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、緒 論變電站是電力網(wǎng)中線路的連接點(diǎn)，作用是變換電壓、交換功率和匯集、分配電量元能，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變電站在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，目的是是匯集電源、升降電壓和分配電力場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。降壓變電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。這里所設(shè)計(jì)得就是35KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。 本次設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)光電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)屬于畢業(yè)設(shè)計(jì),是在學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)課程(如高電壓技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理等),且對(duì)各類變電站了解后設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)主要包括變電站總體分析、電力系統(tǒng)分析、主接線選擇、

2、主變選擇、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備選擇、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、防雷設(shè)計(jì)和配電裝置等。在主接線設(shè)計(jì)中，在35KV側(cè)我們把兩種接線方式在經(jīng)濟(jì)性、靈活性、可靠性三個(gè)方面進(jìn)行比較，最后選擇35KV采用單母線分段接線方式，在10KV側(cè)采用單母分段接線方式。目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的是變電站綜合自動(dòng)化，其一般為無(wú)人值班，有人值守，四遙設(shè)計(jì)，采用綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)、測(cè)量和遠(yuǎn)動(dòng)等功能。微機(jī)控制，通過(guò)“遠(yuǎn)方”、“就地”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)就地（就地單元控制）、遠(yuǎn)方（站內(nèi)控制室微機(jī)及調(diào)度中心）兩種控制方式，用微機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬操作，待確認(rèn)后再執(zhí)行控制命令。測(cè)件和保護(hù)元件接各自獨(dú)立的CT，全部四遙量送至調(diào)度中心，站內(nèi)通信采用大量通信

3、網(wǎng)等。根據(jù)國(guó)家電力公司農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)原則第4章“35KV輸變電工程”和“35110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范”中的規(guī)定，35KV變電站設(shè)計(jì)原則如下：1. 針對(duì)農(nóng)村用電負(fù)荷分散、供電可靠性相對(duì)較低的特點(diǎn)以及節(jié)約用地的原則，從控制規(guī)模入手，采用先進(jìn)設(shè)備，以減少一次性投入和長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用考慮，應(yīng)推廣使用保護(hù)、測(cè)量和控制一體化設(shè)計(jì)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。2. 考慮到供電質(zhì)量與供電可靠性、設(shè)計(jì)成無(wú)人值班變電站。3. 預(yù)測(cè)10年負(fù)荷發(fā)展需求，主變至少按兩臺(tái)考慮，選用低損耗、節(jié)能型調(diào)壓變壓器。4. 考慮到變電站設(shè)備滲油問(wèn)題，在設(shè)備選型方面，優(yōu)先選用先進(jìn)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)

4、備，以提高供電可靠性、降低運(yùn)行費(fèi)用。5. 考慮到節(jié)約土地、節(jié)省資金并便于維護(hù)，高壓設(shè)備均采用戶外裝置。第1章 概述 1.1 變電站概述 變電站(Substation）是把一些設(shè)備組裝起來(lái)，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過(guò)其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。其中比較重要的還有主接線形式，電氣主接線的擬訂直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。

5、1.2 變電站的作用和主要設(shè)備組成1.2.1 變電站的作用變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力的場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠；降壓變電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。水力、火力以及和核能等發(fā)出的電能，由于經(jīng)濟(jì)上的原因把電壓升高，用輸電線送到變電站，在這里將電壓降低，用輸電線在送到其它變電站，或通過(guò)輸電線和配電線路送到用戶。這樣，在變電站除了把輸電線送來(lái)的電壓和電流進(jìn)行變換，集中和分配外，為了使電能的質(zhì)量良好以及設(shè)備安全，進(jìn)行電壓調(diào)整電力潮流控制以及輸配電線和變電站的保護(hù)。1.2.2 變電站主要設(shè)備組成 變

6、電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開(kāi)閉電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計(jì)量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。 變電站的主要設(shè)備和連接方式，按其功能不同而有差異。 1. 變壓器變壓器是變電站的主要設(shè)備，分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器即高、低壓每相共用一個(gè)繞組，從高壓繞組中間抽出一個(gè)頭作為低壓繞組的出線的變壓器。電壓高低與繞組匝數(shù)成正比，電流則與繞組匝數(shù)成反比。變壓器按其作用可分為升壓變壓器和降壓變壓器。前者用于電力系統(tǒng)送端變電站，后者用于受端變電站。變壓器的電壓需與電力系統(tǒng)的電壓相適應(yīng)。為了在不同負(fù)

7、荷情況下保持合格的電壓有時(shí)需要切換變壓器的分接頭。 2. 開(kāi)關(guān)設(shè)備 它包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器等都是斷開(kāi)和合上電路的設(shè)備。斷路器在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下用來(lái)合上和斷開(kāi)電路故障時(shí)在繼電保護(hù)裝置控制下自動(dòng)把故障設(shè)備和線路斷開(kāi)，還可以有自動(dòng)重合閘功能。在我國(guó)，220kV以上變電站使用較多的是空氣斷路器和六氟化硫斷路器。隔離開(kāi)關(guān)用于輸、配電線路，在檢修斷路器等電氣設(shè)備時(shí)斷開(kāi)它們以隔離電源，有時(shí)用來(lái)切換母線環(huán)。 3. 控制裝置與互感器控制裝置是變電站的中樞神經(jīng)、值班員監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備的操作以及聯(lián)合互感器進(jìn)行電壓、電流和功率的測(cè)量?；ジ衅鞯闹饕饔檬菍⒏唠妷骸⒋箅娏鬓D(zhuǎn)

8、換成低電壓、小電流進(jìn)行測(cè)量或保護(hù)。 4. 避雷器避雷器是把系統(tǒng)中如雷電和操作過(guò)電壓之類的異常電壓抑制在規(guī)定值以內(nèi)，從而保護(hù)以變壓器為主的主要設(shè)備。 5. 調(diào)相設(shè)備調(diào)相設(shè)備，因?yàn)橹刎?fù)荷使電流超前，輕負(fù)荷時(shí)電流滯后，所以用來(lái)進(jìn)行電壓的調(diào)整。 6. 其它設(shè)備變電站內(nèi)除上述設(shè)備外，還有接地和屏蔽裝置、站內(nèi)電源蓄電池、照明設(shè)備等其它各種設(shè)備。1.3 變電站的種類變電站是電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，根據(jù)在電力系統(tǒng)的地位和作用，可分為以下幾類：1.3.1 樞紐變電站樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，匯集多個(gè)電源，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，電壓等級(jí)一般為330KV500KV。這種變電站一旦停電，將造成大范圍停電

9、，引起系統(tǒng)解列，甚至整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。因此，樞紐變電站對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性起著重要作用。1.3.2 中間變電站中間變電站的電壓等級(jí)一般在220KV330KV，匯集處23個(gè)電源和若干線路，高電壓側(cè)起交換功率的作用，或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，同時(shí)降壓對(duì)一個(gè)區(qū)域供電。這樣的變電所在系統(tǒng)中主要起中間環(huán)節(jié)的作用，故稱中間變電所。蜷縮停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)的解列。1.3.3 地區(qū)變電站地區(qū)變電站的電壓等級(jí)一般為11KV220KV，主要向一個(gè)地區(qū)的用戶供電，是一個(gè)地區(qū)或中小城市的主要變電所。一旦停電，將造成該地區(qū)和城市供電的紊亂，甚至中斷供電。1.3.4終端變電站終端變電站位于配電線路的末端，接近負(fù)荷處電

10、壓等級(jí)一般為35110KV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電。 變電站就是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，上述變電站分類的電源配置沒(méi)有硬性的規(guī)定，上面所提的電壓僅僅是具有代表性的。一座變電站的作用是要完成下列一個(gè)或更多的功能：（1）換接、連接或切斷系統(tǒng)的各部分，這有斷路器或開(kāi)關(guān)來(lái)完成；（2）變壓用電力變壓器升壓或降壓。第2章 電力系統(tǒng)及變電站總體分析2.1 電力系統(tǒng)分析根據(jù)變電站設(shè)計(jì)的規(guī)定：1. 變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的5-10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行做到遠(yuǎn)，近、遠(yuǎn)期結(jié)合。以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。2. 變電站的設(shè)計(jì)，必須全面出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。按照負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條

11、件，綜合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案。3. 變電站的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。4. 變電站設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。為滿足工業(yè)發(fā)展的需要,新建一座35KV自備變電站，以10KV電壓供車(chē)間用電。變電站安裝兩臺(tái)變壓器，一次設(shè)計(jì)并建成。 2.2 變電站總體分析2.2.1 變電站的建設(shè)的必要性為了滿足本廠工業(yè)發(fā)展用電的的需要，先需新建35KV變電站一座，以10KV電壓向車(chē)間用電。2.2.2 變電站的建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電站的規(guī)模如下:電壓等級(jí)： 35/10KV線路回?cái)?shù)： 35KV 1回 10KV 14回2.2.3 站址選擇1變電站具體位置本廠所在的地區(qū)年最高

12、氣溫38，年平均氣溫23，年最低氣溫 -8，年最熱月平均最高氣溫32，年最熱月平均氣溫26，年最熱月地下0.8m處平均溫度25，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)22。平均海拔 500m，地層以砂粘土為主，地下水位3-6m。該變電所位于機(jī)械廠，南側(cè)5km左右有一條35KV公用電源干線，干線首端距本廠約4.5km干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器容量為600MVA。此短路器裝備有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為2S。由此取得工作電源。以10KV電壓對(duì)電機(jī)修造車(chē)間、機(jī)械加工車(chē)間和新品試制車(chē)間等車(chē)間，采用架空線由臨近10KV變電所取得備用電源?？傮w來(lái)說(shuō)變電站內(nèi)總體布置首先要布置

13、緊湊,便于設(shè)備的操作,搬運(yùn)檢修,巡視還要考慮發(fā)展的可能性。 2.變電所站址選擇原則（1）接近負(fù)荷中心。（2）進(jìn)出線方便。（3）便于設(shè)備運(yùn)輸。（4）根據(jù)需要適當(dāng)考慮發(fā)展。（5）盡量設(shè)在污染源的上風(fēng)。（6）盡量避開(kāi)多塵、震動(dòng)、高溫、潮濕有爆炸、火災(zāi)等場(chǎng)所。（7）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或生產(chǎn)過(guò)程中地面經(jīng)常潮濕和容易積水場(chǎng)所的正下面。 3.按照主要負(fù)荷功率分布法確定負(fù)荷中心 主要負(fù)荷主要為電機(jī)修造車(chē)間、成品試驗(yàn)、設(shè)備處，材料所給地圖選擇變電站應(yīng)建設(shè)在材料庫(kù)南側(cè)，所以變電所所址在材料車(chē)間旁邊，符合變配電所所址選擇的一般原則。2.3 負(fù)荷分析負(fù)荷分析：根據(jù)負(fù)荷的用電程度不同將電力負(fù)荷分為三級(jí)：一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)

14、荷、三級(jí)負(fù)荷。1. 對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。2. 對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 3. 對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電。該廠最大負(fù)荷利用小時(shí)為2000h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為8h。該廠鍛造車(chē)間和鍋爐房屬一級(jí)負(fù)荷處，其余均屬二、三級(jí)負(fù)荷處。其中十四個(gè)車(chē)間均為該廠的重要車(chē)間，停電對(duì)于他們來(lái)說(shuō)就意味著，出現(xiàn)殘次品或造成機(jī)器設(shè)備的損壞，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)事故。為能確保對(duì)各車(chē)間可靠的供電，保證該廠各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行，不得因中斷供電或電能質(zhì)量的問(wèn)題給企業(yè)正常生

15、產(chǎn)造成影響。2.4 負(fù)荷計(jì)算2.4.1負(fù)荷計(jì)算的方法 負(fù)荷計(jì)算的方法很多種，其中主要有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。此次設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。其中運(yùn)用到的主要計(jì)算公式有：有功功率：P30 = Pe·Kd，無(wú)功功率: Q30 = 視在功率: S30 = ，計(jì)算電流: I30 = S30/UN。其中還運(yùn)用到其他附屬公式。2.4.2 各車(chē)間負(fù)荷情況：表2-1 工廠各車(chē)間負(fù)荷情況及各車(chē)間變電所容量序號(hào)車(chē)間名稱設(shè)備容量計(jì)算負(fù)荷車(chē)間變電所代號(hào)變壓器臺(tái)數(shù)及容量KVAP30Q30S30KWKWkvarKVA1電機(jī)修造車(chē)間2500609500788N0-11×10002機(jī)械加工車(chē)間

16、880163258305N0-21×4003新品試制車(chē)間630222336403N0-31×5004原料車(chē)間524310183360N0-41×4005備件車(chē)間580199158254N0-51×3156鍛造車(chē)間150365868N0-61×1007鍋爐房270197172262N0-71×3158空壓站320181159241N0-81×3159汽車(chē)庫(kù)55302740N0-91×8010大線圈車(chē)間335187118221N0-101×25011半成品試驗(yàn)站-365287464N0-111×50

17、012成品試驗(yàn)2300640480800N0-121×100013加壓站255163139214N0-131×25014設(shè)備處338288444N0-141×15002.4.3 全廠負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)所給材料的要求，具體的計(jì)算如下： 取Kp=0.92;Kq=0.95 根據(jù)上表可算出：P30i=3640KW;Q30i=3163kvar 則P30=KPP30i=0.92×3640KW=3349KW Q30=KqQ30i=0.95×3163kvar=3005kvar S30=4500KV·A I30=S30/UN =74.2A cos=P30/

18、S30=3349/45000.742.5 無(wú)功功率補(bǔ)償在此次設(shè)計(jì)中，供電部門(mén)對(duì)工廠提出的技術(shù)的要求有：0.9, 在工廠35 KW電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。而由上面計(jì)算可知=0.74<0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償?？蛇x用BWF10.5-50-1W單極型的電容器，其額定電容為1.444µFQc=3349×【tanarc(cos0.74)tanarc(cos0.92)】Kvar=1526Kvar取Qc=1550Kvar因此，其電容器的個(gè)數(shù)為：n=Qc/qc=1550/50=31而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取33個(gè) 無(wú)功補(bǔ)償

19、后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： S30=33492+(3005-1650)21/2=3613KV·A 變壓器的功率損耗為： QT=0.06S30=0.063613=216.8Kvar PT=0.015S30=0.0153113=54.2KW 變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為： P30=3349+54.2=3403.2KW Q30=(3005-1650)+216.8=1571.8kvar S30=3748.6KVA 無(wú)功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： =P30/S30=3403.2/3748.60.91則工廠的功率因數(shù)為： cos=P30/S30=0.91>0.9因此，符合本設(shè)計(jì)的要求。并且

20、由此可知，采用無(wú)功功率補(bǔ)償來(lái)提高功率因數(shù)，能使工廠取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果。2.6 供電規(guī)劃和供電方案 做好供電規(guī)劃，是搞好設(shè)計(jì)、建設(shè)35KV變電站送變電工程的重要前提：變電站選址布局不合理、主變或輸電線路截面選得過(guò)小、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低、不考慮經(jīng)濟(jì)效益及供電的可靠性等等，甚至出現(xiàn)一條35KV線路上“T”接多個(gè)變電站的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致供電的可靠性差，電壓損失大，有些變電站35KV側(cè)及10KV側(cè)均為熔斷絲保護(hù)，常常造成越級(jí)跳閘，擴(kuò)大停電范圍。此外，變電站選址遠(yuǎn)離負(fù)荷中心或離縣城圩鎮(zhèn)過(guò)遠(yuǎn)，維護(hù)管理和生活上都不方便，所以在做好供電規(guī)劃設(shè)計(jì)后，可以避免和杜絕上述不合理的現(xiàn)象。 遠(yuǎn)光變電站計(jì)安裝主變兩臺(tái)，2

21、#主變作為熱備用，一次性設(shè)計(jì)并建成，設(shè)備一期上齊。供電方案，由220KV區(qū)域變電站35KV北母取電源，新建35KV遠(yuǎn)光變電站35KV變電站線長(zhǎng)5km，導(dǎo)線型號(hào)LGJ-95/20，供遠(yuǎn)光變電站1#、 2#主變。新建35KV遠(yuǎn)光站與35KV區(qū)域變電站連接，直接接出10KV保安電源。第3章 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、類型的選擇3.1 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 1.主變?nèi)萘窟x擇應(yīng)考慮：（參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第五章 ） （1）主變?nèi)萘窟x擇一般按變電站建成以后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年發(fā)展。對(duì)城郊變電站，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電站帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確

22、定主變?nèi)萘俊?duì)有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變?nèi)萘吭谟?jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)該保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電站當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60%。 （3）同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不易太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 2. 裝一臺(tái)主變壓器，主變壓器容量SNT應(yīng)不小于總計(jì)算負(fù)荷S30即SNTS30=4864KVA即選用一臺(tái)SJL-5000/35型低損耗配電變壓器 3. 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，每臺(tái)變壓器容量SNT不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷的60%，最好為總計(jì)算的70%左右。SNT=（0.60.7）S30=（0.60.7）×4864KVA

23、=（29183404）KVASNT0.6S30=3404KVA即選用兩臺(tái)SZ9-4000/35節(jié)能型配電變壓器3.2 主變選擇 變壓器是變電站最主要和最貴的設(shè)備，變壓器的選擇在變電站中是比較重要的。 變壓器是變電站的主要設(shè)備，分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器即高、低壓每相共用一個(gè)繞組，從高壓繞組中間抽出一個(gè)頭作為低壓繞組的出線的變壓器。電壓高低與繞組匝數(shù)成正比電流則與繞組匝數(shù)成反比。3.2.1 主變?nèi)萘康目紤]原則1. 主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對(duì)城郊變電站，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。2. 根據(jù)變電站的負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主

24、變?nèi)萘浚瑢?duì)有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60。3. 同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。（主要考慮備用品，備件及維修方便）。  為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺(tái)主變的可能性。3.2.2主變臺(tái)數(shù)的考慮原則1. 對(duì)大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺(tái)主變?yōu)橐恕?. 為滿足運(yùn)行的靈敏性和可靠性，如有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)選擇兩臺(tái)三繞組變壓器，

25、選用三繞組變壓器占的面積小，運(yùn)行及維護(hù)工作量少，價(jià)格低于四臺(tái)雙繞組變壓器，因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺(tái)雙繞組變壓器；對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電站，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)的可能性。3. 對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電站，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)事故后其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%以上，并保證用戶的一級(jí)和二級(jí)全部負(fù)荷的供電。 3.2.3 調(diào)壓方式的確定調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓還是手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定，在滿足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式，手動(dòng)

26、調(diào)壓方式的變壓器便宜維修方便。對(duì)于35KV站的設(shè)計(jì)，可采用手動(dòng)調(diào)壓方式。但是，近年隨著對(duì)變壓器質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高，作為企業(yè)變電站一般選擇有載調(diào)壓方法。3.2.4 容量比 變壓器的繞組容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50等幾種。對(duì)于本次設(shè)計(jì)35KV變壓器總?cè)萘坎淮?，其繞組容量對(duì)于造價(jià)影響不大，所以采用100/100/100的容量比。3.2.5 主變阻抗的選擇在電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中和相應(yīng)規(guī)程中指出：變壓器各側(cè)阻抗的選擇必須從電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、潮流方向、無(wú)功分配、繼電保護(hù)、短路電流、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等方面綜合考慮，并應(yīng)由對(duì)工程起決

27、定作用的因素來(lái)確定。變壓器的阻抗的選擇實(shí)際上是指三個(gè)繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此可以分為升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類型。 圖3-1 升壓結(jié)構(gòu)、降壓結(jié)構(gòu) 由于絕緣因素，高壓繞組總是放在最外側(cè)，而中、低壓繞組可以分別纏繞在變壓器鐵心的中間或最里面。由于變壓器的阻抗實(shí)際上就是繞組的漏抗，因此可見(jiàn)升壓結(jié)構(gòu)的變壓器大，而降壓變壓器結(jié)構(gòu)的大。那么應(yīng)該看潮流傳輸?shù)拇笮?，在傳輸潮流的的一次采用阻抗小的以減少正常損耗。3.2.6 主變冷卻方式的選擇變壓器冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。按一般情況，35KV變電站宜選用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)。3.2.7 是否選用自耦變壓器選擇自耦

28、變壓器有許多好處，但是自耦變適用于兩個(gè)電壓級(jí)中性點(diǎn)都直接接地的系統(tǒng)中，且其多用于220KV及以上變電站，發(fā)電機(jī)升壓及聯(lián)絡(luò)變壓器。而本站只有35KV是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，它經(jīng)小阻抗接地，短路電流大，造成設(shè)備選擇困難和對(duì)通信線路的危險(xiǎn)干擾，且考慮到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)等問(wèn)題，故不采用自耦變壓器。3.2.8 變壓器各側(cè)電壓等級(jí)的選擇在發(fā)電廠或變電站電源側(cè)，為了保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，既保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證比額定值高出5%。所以，對(duì)于35KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，35KV側(cè)選38.5KV，10KV側(cè)選10.5KV。3.2.9 相數(shù)、繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇 變壓器

29、聯(lián)結(jié)組別的選擇原則：1. 三相負(fù)荷基本平衡，其低壓中性線電流不致超過(guò)低壓繞組額定電流25%，且供電系統(tǒng)中諧波干擾不甚嚴(yán)重時(shí)，三相配電變壓器的聯(lián)結(jié)組可選型。2. 當(dāng)由單相不平衡負(fù)荷引起的中性線電流超過(guò)變壓器低壓繞組額定電流25%時(shí)，或供電系統(tǒng)中存在較大的“諧波源”，高次諧波電流比較突出時(shí)，三相配電變壓器的聯(lián)結(jié)組亦選根據(jù)以上選擇原則并查“35KV級(jí)的SZ9-4000/35型變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)”表可知應(yīng)當(dāng)采用Yyn0的聯(lián)結(jié)組別。3.2.10 變壓器的電壓繞組材料的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量在有10%電壓損失情況下線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以電源側(cè)的主變壓器電壓按100%額定

30、電壓選擇，降壓變壓器作為末端可以按額定電壓選，35KV側(cè)應(yīng)選38.5KV，10KV側(cè)應(yīng)選10.5KV變壓器的絕緣水平也稱絕緣強(qiáng)度由設(shè)備繞組最高相間電壓有效值 Um決定。繞組的材料為銅線。 3.2.11 主變壓器保護(hù) 這里只做簡(jiǎn)單說(shuō)明，在第九章將進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 變壓器的保護(hù)主要針對(duì)變壓器出現(xiàn)的故障。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會(huì)產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要由外部短路或過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流、油面降低。 對(duì)于故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)： 1. 為反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部

31、各種短路和油面降低，對(duì)于0.8MVA及以上的油侵式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器,應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。2. 為反應(yīng)變壓器繞組和引線的相間短路,以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。對(duì)于6.3MVA及以上并列運(yùn)行變壓器和10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行變壓器, 以及6.3MVA及以上的所用變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。3. 為反應(yīng)變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和同時(shí)作為瓦斯、縱差保護(hù)(或電流速斷保護(hù))的后備應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù).例如,復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)或負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。4. 為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路,應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。5. 為反應(yīng)過(guò)負(fù)荷應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷

32、保護(hù)。第4章 電氣主接線選擇4.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求4.1.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則主接線方式應(yīng)根據(jù)下列原則確定：主接線設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足的基本要求1. 應(yīng)該考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、擴(kuò)建可能性等，同時(shí)應(yīng)該考慮國(guó)家的方針政策，如不占或少占良田；盡量選用國(guó)家過(guò)關(guān)的設(shè)備；采用新設(shè)備應(yīng)該經(jīng)過(guò)試驗(yàn)等。2. 變電所的主接線應(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(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。3. 35110KV線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。超過(guò)兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形單母線或分段單母線的接線，3563KV

33、線路為8回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線，110KV線路為6回及以上時(shí)，宜采用雙母線接線。4. 在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110KV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可以設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時(shí)，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線，當(dāng)110KV線路為6回及以上，3563KV線路為8回及以上時(shí)，可裝設(shè)專用的旁路斷路器主變壓器35110KV回路中的斷路器，有條件時(shí)，亦可接入旁路母線，采用斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。5. 當(dāng)變電站裝有兩臺(tái)主變時(shí)，610KV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時(shí)亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。6. 滿足用

34、戶對(duì)供電可靠性及電能質(zhì)量的合理要求。7. 滿足電力系統(tǒng)的要求。8. 接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行安全靈活，檢修方便，節(jié)省投資，運(yùn)行費(fèi)用低。9. 應(yīng)根據(jù)需要考慮擴(kuò)建的可能性。4.1.2 電氣主接線的基本要求由35110KV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范得：1. 變電站的主接線應(yīng)根據(jù)變電站所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。2. 35110KV線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。超過(guò)兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形單母線或分段單母線的接線，3563KV線路為8回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線，110KV線路為6回及以上時(shí)，

35、宜采用雙母線接線。3. 在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110KV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可以設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時(shí)，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線，當(dāng)110KV線路為6回及以上，3563KV線路為8回及以上時(shí)，可裝設(shè)專用的旁路斷路器，主變壓器35110KV回路中的斷路器，有條件時(shí)，亦可接入旁路母線，采用SF6斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。4. 當(dāng)變電站裝有兩臺(tái)主變時(shí)，610KV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時(shí)亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。4.2 主接線的設(shè)計(jì)4.2.1 35KV側(cè) 由第二章的負(fù)荷計(jì)算可知所選變壓

36、器的容量為4000KV·A，并且電機(jī)修造廠負(fù)荷大多為為三級(jí)負(fù)荷，以總體方案為：由總廠35/10KV總降壓變電所10KV分段母線提供電源，從公共10KV高壓母線采用電纜進(jìn)線到廠區(qū)車(chē)間總變電所，由于該工廠總的負(fù)載不是很大，而且是三級(jí)負(fù)荷，但考慮到本廠有一二級(jí)負(fù)荷，所以全廠負(fù)載采用兩臺(tái)變壓器，型號(hào)為SZ9-4000/35型，經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，完全滿足負(fù)載要求。并且為防止電網(wǎng)的故障或停電檢修，故在低壓側(cè)采用10KV架空線路作為備用電源，以滿足不時(shí)之需。同時(shí)為了節(jié)省變電所建造的成本和簡(jiǎn)化總體的布線，所以在設(shè)計(jì)中我們首先考慮了線路變壓器組結(jié)線方式。 在線路設(shè)計(jì)方面知道，線路變壓器組結(jié)線方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)線簡(jiǎn)

37、單，使用設(shè)備少，基建投資省。缺點(diǎn)是供電可靠性低，當(dāng)主結(jié)線中任一設(shè)備（包括供電線路）發(fā)生故障或檢修時(shí)，全部負(fù)荷都將停電。但對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)線路變壓器組結(jié)線方式已經(jīng)可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 線路變壓器組結(jié)線方式也按元件的不同組合分為：1進(jìn)線為隔離開(kāi)關(guān)；2進(jìn)線為跌落式保險(xiǎn)；3進(jìn)線為斷路器。由于設(shè)計(jì)為工廠總降壓變電站，負(fù)荷較大，選用方式3。圖4-1線路變壓器組結(jié)線1 進(jìn)線為隔離開(kāi)關(guān)；2 進(jìn)線為跌落式保險(xiǎn)；3 進(jìn)線為斷路器4.2.2 10KV側(cè) 圖4-2 10KV側(cè)主接線形式列表對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較：表4-1 方案比較方案項(xiàng)目方案I單母分段方案II單母分段帶旁母接線可靠性當(dāng)任一段母線出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置

38、可使分段斷路器跳閘，保證正常母線繼續(xù)運(yùn)行，提高供電可靠性。無(wú)論檢修母線、斷路器及變壓器，都不會(huì)造成重要的電力負(fù)荷停電。機(jī)組配置合理，使傳輸容量在變壓器或線路中的電能損耗為最小。靈活性運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，具有比較好的調(diào)度靈活性，但是擴(kuò)建時(shí)需要向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建?？梢詫?shí)現(xiàn)多種運(yùn)行方式，調(diào)度靈活性較好，易于擴(kuò)建或擴(kuò)展。經(jīng)濟(jì)性電氣設(shè)備使用少，年運(yùn)行費(fèi)用也不高，占地面積相對(duì)小增加了投資，配電裝置布置簡(jiǎn)單，投資占地面積較小。由以上比較結(jié)果知，本變電站在整個(gè)系統(tǒng)中占有較重要的地位，要保證重要車(chē)間不中斷供電且有更好的供電可靠性，35KV側(cè)宜采方案I。這種接線形式可以滿足該廠發(fā)展的需要，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市廠區(qū)用電總負(fù)

39、荷也將會(huì)不斷增大。因此，電氣主接線要留有一定的余量，能夠進(jìn)行擴(kuò)建，所以選擇方案I比較好。根據(jù)以上分析得出：變電站的電氣主接線形式為：35KV電壓級(jí)采用線路變壓器組結(jié)線方式的主接線形式，10KV電壓級(jí)采用單母分段主接線形式。4.3 10KV側(cè)限流問(wèn)題 為合理選擇10KV側(cè)的電氣設(shè)備，必須考慮10KV側(cè)的開(kāi)關(guān)能否選用輕型電器，所以必須考慮10KV側(cè)是否有限流問(wèn)題，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，10KV側(cè)應(yīng)采取限流措施。4.4 35KV及10KV側(cè)接地方式35KV和610KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地方式，包括中性點(diǎn)不接地、經(jīng)高電阻接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。消弧線圈又分為過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償方式，為防止在滅接地電容電

40、流時(shí)出現(xiàn)電弧諧振，一般選用過(guò)補(bǔ)償方式，具體采用哪種接地方式，應(yīng)經(jīng)電容電流計(jì)算，對(duì)35KV系統(tǒng)接地電容電流大于10A；對(duì)10KV系統(tǒng)若接地電容電流大于30A時(shí)，可選經(jīng)消弧線圈接地方式。若需要加裝消弧線圈時(shí)，需要考慮它的引接方式。對(duì)35KV因有中性點(diǎn)引出，所以消弧線圈就直接接到主變35KV側(cè)的中性點(diǎn)上，而且兩臺(tái)主變可以共用一個(gè)消弧線圈，而10KV側(cè)需要加裝消弧線圈時(shí)，由于主變的10KV側(cè)是接線，沒(méi)有中性點(diǎn)，故對(duì)10KV側(cè)需加接地變，將中性點(diǎn)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6-10KV的每一段母線上安裝型號(hào)一樣，相同容量的接地變。4.5 無(wú)功補(bǔ)償 1.無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑颍?/p>

41、 目前35KV變電站功率因數(shù)普通較低（在10KV母線一側(cè)一般為0.60.7左右），主要原因是過(guò)去興建變電站對(duì)沒(méi)有考慮無(wú)功補(bǔ)償及相應(yīng)的配套設(shè)備，而電廠的發(fā)電機(jī)不可能也不應(yīng)該發(fā)大量的無(wú)功上網(wǎng)長(zhǎng)距離送給用戶，所以提高功率因數(shù)可以采取以下的措施：  （1）新建和在建的35KV變電站一定按規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)配置相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備裝置。 （2）已建的35KV變電站要強(qiáng)制性地搞好無(wú)功設(shè)備配置。 （3）本著無(wú)功功率就地補(bǔ)償?shù)脑瓌t，可在變電站裝設(shè)電力電容補(bǔ)償、調(diào)相機(jī)等設(shè)備進(jìn)行集中補(bǔ)償，在負(fù)荷集中的廠礦，有條件的可利用異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行，這種方法即不影響電動(dòng)機(jī)的出力，又可以發(fā)出無(wú)功功率進(jìn)

42、行就地補(bǔ)償，提高功率因數(shù)和供電末端電壓水平，這是行之有效的節(jié)能節(jié)省投資的方法。 （4）為了提高無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б妫瑧?yīng)裝設(shè)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，做到隨負(fù)荷和電壓變動(dòng)時(shí)，補(bǔ)償電容能分組投入和切出，這樣可以避免無(wú)功不足和無(wú)功過(guò)剩的現(xiàn)象。 2.無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔脽o(wú)功功率補(bǔ)償裝置的主要作用是：提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)、減少設(shè)備的功率損耗、穩(wěn)定電壓、提高供電質(zhì)量；在長(zhǎng)距離輸電線路中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力、平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率等。所以系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償可以采用分散補(bǔ)償?shù)姆绞?。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷主要是感性功率，所以具體無(wú)功補(bǔ)償就是在高壓電網(wǎng)的低壓側(cè)加并聯(lián)電容器，利用階梯式調(diào)節(jié)的容性無(wú)功補(bǔ)償感性無(wú)

43、功。第5章 短路電流計(jì)算在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)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(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。5.1 短路計(jì)算的目的     短路是電力系統(tǒng)最常見(jiàn)、并且對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響的故障。短路的結(jié)果將使系統(tǒng)電壓降低、短路回路中電流大大

44、增加，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和損壞電氣設(shè)備。所以電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行，都需要對(duì)短路電流運(yùn)行計(jì)算。在發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的的主要有以下幾個(gè)方面： 1. 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用限制短路電流的措施，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 2. 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進(jìn)行全面校驗(yàn)。3. 在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線相間和相對(duì)地安全距離。4. 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5.

45、 接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。5.2 基本原則和規(guī)定短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則： 1. 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 2. 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。 3. 系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)飽和、磁滯、鍋流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子三相繞組空間相差1200電氣角。 4. 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變化。 5. 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。 6. 同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）。 7. 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 8.

46、 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。 9. 除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)。 10. 元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 11. 輸電線路的電容略去不計(jì)。 12. 用概率統(tǒng)計(jì)法制定短路電流運(yùn)算曲線。、5.3 短路電流計(jì)算5.3.1本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算表5-1 區(qū)域變電站35KV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式S（3）=600MVA系統(tǒng)最小運(yùn)行方式S（3）=280MVA5.3.2 求各元件電抗 1. 確定基準(zhǔn)值 取Sd=100MV·A,UC=Ud,Ud1=37K

47、V,Ud2=10.5KV 而Id1= Sd/Ud1=100/(×37)=1.56 Id2= Sd/Ud2=100/(×10.5)=5.5 2. 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 （1）電力系統(tǒng)電抗當(dāng)Smin=280MV·A時(shí)， X1*min=Sd/Smin=100/280=0.36當(dāng)Smax=600MV·A時(shí)， X1*max=Sd/Smax=100/600=0.17 （2）架空線路（XO=0.4/km） X2*=XoSd/Ud2=0.4×5×100/372=0.15 （3）電力變壓器（UK%=7） X3*=UK%Sd/100SN=

48、7×100×103/(100×4000)=1.75繪制等效電路如圖:圖5-1 計(jì)算短路電流的等效電路圖5.3.3 k-1點(diǎn)三相短路電流計(jì)算 1. 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值：X*(K-1)=X1*X2*=0.17+0.15=0.32 （1）三相短路電流周期分量有效值 I(K-1)(3)=Id1/X*(K-1)=1.56/0.32=4.875 （2）其他三相短路電流I"(3)=I(3)=I(K-1)(3)=4.875 ish(3)(K-1)=2.55×I(K-1)(3)=2.55×4.875=12.43 （3）三相短路容量 S(K

49、-1)(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.32=312.5 2. 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值X*(K-1)=X1*X2*=0.36+0.15=0.51 （1）三相短路電流周期分量有效值 I(K-1)(3)=Id1/X*(K-1)=1.56/0.51=3.06 （2）其他三相短路電流 I(3)=I(3)=I(3)(K-1)=3.06 ish(3)(K-1)=2.55×I(3)(K-1)=2.55×3.06=7.80 （3）三相短路容量 S(K-1)(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.51=196.095.3.4 k-2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算 1. 系

50、統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值：X*(K-2)=X1*X2*X3*=0.17+0.15+1.75=2.07 （1）三相短路電流周期分量有效值I(K-2)(3)=Id1/X*(K-2)=5.5/2.07=2.66 （2）其他三相短路電流I"(3)=I(3)=I(K-2)(3)=2.66 ish(3)(K-2)=2.55×I(K-2)(3)=2.55×2.66=6.78 （3）三相短路容量S(K-2)(3)=Sd/X*(k-2)=100MVA/2.07=48.31 2. 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值X*(K-2)=X1*X2*X3*=0.36+0.15+1.75=

51、2.26 （1）三相短路電流周期分量有效值I(K-2)(3)=Id1/X*(K-2)=5.5/2.26=2.43 （2）其他三相短路電流I(3)=I(3)=I(3)(K-2)=2.43 ish(3)(K-2)=2.55×I(3)(K-2)=2.55×2.43=6.21 （3）三相短路容量S(K-2)(3)=Sd/X*(k-2)=100MVA/2.26=44.25表5-2 最大運(yùn)行方式下的短路數(shù)據(jù)短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/KA三相短路容量X*IK(S)I(3)I"(3)ish(3)SK(3)K-1點(diǎn)0.324.8754.8754.87512.43312.5

52、K-2點(diǎn)2.072.662.662.666.7848.31表5-3 最小運(yùn)行方式下的短路數(shù)據(jù)短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/KA三相短路容量X*IK(S)I(3)I"(3)ish(3)SK(3)K-1點(diǎn)0.513.063.063.067.80196.09K-2點(diǎn)2.262.432.432.436.2144.25第6章 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)6.1 電氣設(shè)備選擇的基本原則1. 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2. 應(yīng)按當(dāng)?shù)厥褂铆h(huán)境條件校驗(yàn)。3. 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。4. 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。5. 同類設(shè)備用盡量減少品種。壓變電所及高壓配

53、電系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2 電氣設(shè)備選擇的內(nèi)容 電氣設(shè)備的選擇主要包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、支柱絕緣子、穿墻套管和避雷器的選擇。6.2.1 斷路器1. 斷路器選擇的具體技術(shù)條件：（1）電壓：Ug（電網(wǎng)工作電壓） Un；（2）電流：Ig·max（最大持續(xù)工作電流） In；2. 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了提高供電的可靠性，并且降低成本，高壓斷路器大多選用六氟化硫斷路器。（1）35KV側(cè)額定電壓為35KV，額定電流應(yīng)滿足全廠的所有設(shè)備同時(shí)工作的情況4864/=80A 最大運(yùn)行方式下沖擊電流 ish(3)(K-1)=12.43KA高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流應(yīng)滿足額定關(guān)合電流應(yīng)滿足根據(jù)以上條

54、件35KV側(cè)斷路器選用LW7-35W/1600戶外高壓六氟化硫斷路器，配CT14I型彈簧機(jī)構(gòu)。（2）10KV側(cè)額定電壓為10KV，額定電流應(yīng)滿足全廠的所有設(shè)備同時(shí)工作的情況=281A 最大運(yùn)行方式下沖擊電流 ish(3)(K-1)=6.78KA 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流應(yīng)滿足 額定關(guān)合電流應(yīng)滿足 在考慮到操作的方便，并且在出現(xiàn)緊急情況時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)操作的需要，所以10KV側(cè)斷路器選用屋內(nèi)性。根據(jù)以上條件10KV側(cè)斷路器選用ZN5-10型真空斷路器，配CD操作機(jī)構(gòu)。6.2.2 隔離開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來(lái)隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。 1. 選擇隔離開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）隔離開(kāi)關(guān)分開(kāi)后應(yīng)具有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開(kāi)。 （2）隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過(guò)電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。 （3）隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。 （4）隔離開(kāi)關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳