|
畢 業(yè) 設 計（論文）
（說 明 書）
題 目：降壓變電站畢業(yè)設計
姓 名： 曹佳琳
學 號： 5060120
平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院
11年 5月 2日
平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院
畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書
姓名 曹佳琳
專業(yè) 機電一體化
任 務 下 達 日 期 年 月 日
設計（論文）開始日期 年 月 日
設計（論文）完成日期 年 月 日
設計（論文）題目：
A·編制設計
B·設計專題（畢業(yè)論文）
指 導 教 師
系（部）主 任
年 月 日
平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄
機電工程 系 機電一體化 專業(yè)，學生 于 年 月 日
進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。
設計題目： 降壓變電站畢業(yè)設計
專題（論文）題目：
指導老師：
答辯委員會根據學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?nbsp; 。
答辯委員會 人，出席 人
答辯委員會主任（簽字）：
答辯委員會副主任（簽字）：
答辯委員會委員： ， ， ，
， ， ，
平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）評語
第 頁
共 頁
學生姓名： 曹佳琳 專業(yè) 機電一體化 年級 06
畢業(yè)設計（論文）題目： 降壓變電站畢業(yè)設計
評 閱 人：
指導教師： （簽字） 年 月 日
成 績：
系（科）主任： （簽字） 年 月 日
畢業(yè)設計（論文）及答辯評語：
摘 要
隨著經濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設計越來越全面、系統(tǒng)，廠用電量迅速增長，對電能質量、技術經濟狀況、供電的可靠性指標也日益提高，因此對供電設計也有了更高、更完善的要求。設計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產方面，它和企業(yè)的經濟效益、設備人身安全密切相關。
變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設備及配電網絡按一定的接線方式所構成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經濟的輸送到每一個用電設備的轉設場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設計和控制模式，才能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術、現(xiàn)代通訊和網絡技術的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術基礎。
110KV變電站屬于高壓網絡，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數據進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網絡及導線，進行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設備，為變電站平面及剖面圖提供依據。本變電所的初步設計包括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）高低壓配電系統(tǒng)設計與系統(tǒng)接線方案選擇（5）繼電保護的選擇與整定。
隨著電力技術高新化、復雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領域中，通過新技術的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術領域得到了充分的發(fā)展。
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………………1
緒論……………………………………………………………………………………4
1.1、概況…………………………………………………………………………………………4
1.2、變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計原則………………………………………………………4
第二章 所用電接線設計和所用變壓器的選擇…………………………………………………5
2.1、變壓器的選擇……………………………………………………………………………5
2.2、所用電接線方式……………………………………………………………………………5
2.3、 主接線選擇原則……………………………………………………………………………5
2.4、電氣主接線形式的確定……………………………………………………………………7
第三章 短路電流的計算………………………………………………………………………11
3.1、短路的概念…………………………………………………………………………………11
3.2、短路電流的暫態(tài)過程和短路電流種類……………………………………………………12
3.3、短路電流的計算……………………………………………………………………………12
3.4、在最大運行方式下的短路電流……………………………………………………………16
3.5、短路電流計算結果…………………………………………………………………………23
第四章 主要電氣設備選擇……………………………………………………………………25
4.1、高壓斷路器的選擇………………………………………………………………………25
4.2、隔離開關的選擇…………………………………………………………………………26
4.3、各級電壓母線的選擇……………………………………………………………………26
4.4、絕緣子和穿墻套管的選擇………………………………………………………………27
4.5、電流互感器的配置和選擇………………………………………………………………27
4.6、 電壓互感器的配置和選擇……………………………………………………………28
4.7、各主要電氣設備選擇結果一覽表………………………………………………………30
致謝……………………………………………………………………………………………31
參考文獻………………………………………………………………………………………32
第一章 緒論
1.1、 概 況
變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用，如果仍然依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，將無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求；同時用于變電站的監(jiān)視、控制、保護，包括故障錄波、緊急控制裝置，不能充分利用微機數據處理的大功能和速度，經濟上也是一種資源浪費。而且社會經濟的發(fā)展，依賴高質量和高可靠性的電能供應，建國以來，我國的電力事業(yè)已經獲得了長足的發(fā)展。隨著電網規(guī)模的不斷擴大、電力分配的日益復雜和用戶對電能的質量的要求進一不提高，電網自動化就顯得極為重要；
近年來我國計算機和通信技術的發(fā)展及自動化技術的成熟，發(fā)展配電網調度與管理自動化以具備了條件。變電站在配電網中的地位十分重要，它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。因此，變電站自動化既是實現(xiàn)自動化的重要基礎之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實時，可靠，安全，經濟運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化EMS和DMS的基礎。
變電站綜合自動化是將變電站二次設備（包括控制、信號、測量、保護、自動裝置及遠動裝置等）利用計算機技術和現(xiàn)代通信技術，經過功能組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和調節(jié)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。它是變電站的一種現(xiàn)代化技術裝備，是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的 綜合應用，它可以收集較齊全的數據和信息。它具有功能綜合化、，設備、操作、監(jiān)視微機化，結構分布分層化，通信網絡光纜化及運輸管理智能化等特征。變電站的綜合自動化為變電站小型化、智能化、擴大監(jiān)視范圍及變電站的安全、可靠、優(yōu)質、經濟地運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎保證。
1.2、 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計原則
1.在保證可靠性的前提下，合理和設置網絡和功能終端。采用分布式分層結構，不須人工干預的盡量下放，有合理的冗余但盡量避免硬件不必要的重復。
2.采用開放式系統(tǒng)，保證可用性（Interoperability）和可擴充性（Expandability）。要求不同制造廠生產的設備能通過網絡互連和互操作，同 時還要求以后擴建時，現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件和軟件能較方便的與新增設備實現(xiàn)互操作。
第二章
所用電接線設計和所用變壓器的選擇
2.1、變壓器的選擇
變電所的所用電是變電所的重要負荷，因此，在所用電設計時應按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電所發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設引起的問題，積極慎重地采用經過鑒定的新技術和新設備，使設計達到經濟合理，技術先進，保證變電所安全，經濟的運行。
所用變臺數的確定：
一般變電所裝設一臺所用變壓器，對于樞紐變電所、裝有兩臺以上主變壓器的變電所中應裝設兩臺容量相等的所用變壓器，互為備用，如果能從變電所外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設一臺所用變壓器。根據如上規(guī)定，本變電所選用兩臺容量相等的所用變壓器。
所用變壓器的容量應按所用負荷選擇。計算負荷可按照下列公式近似計算：
S＝照明負荷+其余負荷×0.85(kVA)
所用變壓器的容量：Se≥S＝0.85∑P十P照明(kVA)
S＝0.85(30+6.5+0.15×32+2.7×3+10.5+l 3+0.96+8)+20+l6
?。?05.58l (kVA)
根據容量選擇所用電變壓器如下：
型號：SL7—125／l0；容量為：125(kVA)
連接組別號：Yn，yn0 調壓范圍為：高壓：±5％
阻抗電壓為(%)：4
2.2、所用電接線方式：
一般有重要負荷的大型變電所，380／220V系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺所用變壓器各接一段母線，正常運行情況下可分列運行，分段開關設有自動投入裝置。每臺所用變壓器應能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺所用變壓器故障或檢修停電時，工作著的所用變壓器還能擔負另一段母線上的重要負荷，以保證變電所正常運行。
2.3、 主接線選擇原則
電氣主接線是指發(fā)電廠或變電站中的一次設備按照設計要求連接起來表示生產、匯集和分配電能的電路,也稱為主電路.主接線形式于電力系統(tǒng)原始資料,發(fā)電廠,變電站本身運行的可靠性,靈活性和經濟性的要求等密切相關,并且對電氣設備的選擇,配電裝置布置,繼電保護和控制方式的擬定都有較大的影響。
電氣主接線是由高壓電器通過主接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，組成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。它直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各方面的因素，經過技術、經濟論證比較后方可確定。
對電氣主接線的基本要求，概括地說應包括可靠性、靈活性和經濟性三個方面。
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。停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經濟各部門帶來的損失將更加嚴重，往往比少發(fā)電能的價值大幾十倍，至于導致人身傷亡、設備損壞、產品報廢、城市生活混亂等經濟損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機會越少，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。
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。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設備檢修及故障時，也能適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地轉換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調度靈活、操作方便的基本要求，既能靈活地投、切某些機組、變壓器或線路，調配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求，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，即具有靈活性。
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。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質量的設備和現(xiàn)化的自動裝置，從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。一般應當從以下幾方面考慮：
?。?）投資省
主接線應簡單清晰，以節(jié)省開關電器數量，降低投資；要適當采用限制短路電流的措施，以便選用價廉的電器或輕型電器；二次控制與保護方式不應過于復雜，以利于和節(jié)約二次設備及電纜的投資。
?。?）占地面積少
主接線設計要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積減少。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)電廠或變電所，在可能和允許條件下，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)電廠或變電所中，正常運行時，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，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。
2.4、電氣主接線形式的確定
目前變電所常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分我們在比較各種電氣主接線的優(yōu)劣時，主要考慮其安全可靠性、靈活性、經濟性三個方面。首先，在比較主接線可靠性的時候，應從以下幾個方面考慮：①斷路器檢修時，能否不影響供電；②線路、斷路器或母線故障時以及母線或隔離開關檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能否保證對Ⅰ、Ⅱ類用戶的供電；③變電站全部停電的可能性；④大型機組突然停電時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。其次，電氣主接線應該能夠適應各種運行狀態(tài)，并且能夠靈活地進行運行方式的切換。不僅正常時能安全可靠的供電，而且在電力系統(tǒng)故障或電氣設備檢修時，也能夠適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地切換運行方式，使停電的時間最短，影響的范圍為最小。再次，在設計變電站電氣主接線時，電氣主接線的優(yōu)劣往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間，欲使電氣主接線可靠、靈活，必然要選用高質量的電氣設備和現(xiàn)代化的自動化裝置，從而導致投資的增加。因此，電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經濟合理就可以了。
參考《35～110KV變電所設計規(guī)范》
第3.2.3條：35～110KV線路為兩回及以下時，宜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單母分段的接線形式，35～63KV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線，110KV線路為6回及以上時宜采用雙母線接線。
第3.2.4條：在采用單母線、分段單母線或雙母線的35～110KV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可以設置旁路設施。
當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接線，當110KV線路為6回及以上，35～63KV線路為8回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器，主變壓器35～110KV，有條件時，亦可接入旁路母線，采用斷路器的主接線不宜設旁路設施。
第3.2.5條：當變電站裝有兩臺主變時，6～10KV側宜采用分段單母線。線路為12回及以上時亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。
綜合以上規(guī)程規(guī)定，結合本變電站的實際情況，110KV側有4回出線（近期2回，遠景發(fā)展2回），35KV側有4回出線，10KV側有11回出線（近期9回，遠景發(fā)展2回）。故可對各電壓等級側主接線設計方案作以下處理：
（1）110kv側：
110kv側是本站的進線段，它對本站的可靠性有很大影響。下面擬定兩種接線方案。
圖2-1
單母分段的適用范圍：
(1)6～10kv配電裝置出線回路數為6回及以上時。
(2)35～66kv配電裝置出線回路數為6～8回時。
(3)110kv～220kV配電裝置出線回路數為3～4回時。
雙母接線的適用范圍
當母線回路數或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復供電、母線或母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求時采用，各級電壓采用的具體條件如下：
(1)6～10kv配電裝置，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時。
(2)35～66kV配電裝置，當出線回路數超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時。
(3)110～220kv配電裝置出線回路數為5回及以上時，或當110kv～220kv配電裝置，在系統(tǒng)中后重要地位，出線回路數為4回及以上時。
表2-2 單母分段與雙母接線比較
方案
項目 方案I 單母分段 方案II 雙母接線
可靠性 用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。 供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條回路和與此隔離開關相連的該組母線，其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行。
靈活性 當一回線路故障時,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。 調度靈活，各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。
綜合本站實際情況，110kv級是本站的進線側，而且不需要經常倒線操作，它對本站的供電可靠性至關重要。因此選擇方案Ⅰ，即單母分段接線。
?。?）35kv側：
35kv側是本站的一個出線電壓等級，它向郊區(qū)一、郊區(qū)二、水泥廠一、水泥廠二供電。這里、級所占比重比較高。對35kv側的主接線設計了兩種方案：
表2-3 單母分段與單母接線比較
方案
項目 方案I 單母分段 方案II 單母接線
可
靠
性 用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。 靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所連接
的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均需停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。
靈
活
性 當一回線路故障時,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。
圖2-2
單母線接線的適用范圍：
一般適用于一臺主變壓器的以下三種情況：
(1)6～10kv配電裝置的出線回路數不超過5回。
(2)35～66kv配電裝置的出線回路數不超過3回。
(3)110kv～220kv配電裝置的出線回路數不超過2回。
根據本站實際情況，在35KV負荷中一、二類負荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產機械的壽命縮短產品質量下降和一定的經濟損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。因此選擇方案Ⅰ，即單母分段接線。
?。?）10kv側：
對10kv側的主接線擬定了兩種方案：
圖2-3
單母線分段接線的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：①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，有兩個電源供電；②當一段母線發(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大面積停電。
缺點：①當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的問路都要在檢修期間內停電；②當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；②擴建時密向兩個方向均衡擴建。
雙母線接線的伏缺點：
優(yōu)點：
（1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條回路和與此隔離開關相連的該組母線，其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行，但其操作步驟必須正確。例如：欲檢修工作母線，可把全部電源和線路倒換到備用母線上。其步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩例的隔離開關，再合母聯(lián)斷路器QF，向備用母線充電，這時，兩組母線等電位，為保證不中斷供電，按“先通后斷”原則進行操作，即先接通備用母線上的隔離開關，再斷開工作母線上的隔離開關。完成轉換后，再斷開母聯(lián)QF及其兩側的隔離開關，即可使原工作母線退出運行進行檢修。
?。?）調度靈活。各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。通過倒閘操作可以組成各種運行方式。例如：當母聯(lián)斷路器閉合，進出線分別接在兩組母線上，即相當于單母線分段運行；當母聯(lián)斷路器斷開，一組母線運行，另一組母線備用．全部進出線均接在運行母線上，即相當于單母線運行，兩組母線同時工作，并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運行。這也是目前生產中最常用的運行方式，它的母線繼電保護相對比較簡單。
根據系統(tǒng)調度的需要，雙母線還可以完成一些特殊功能。例如：用母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列操作；當個別回路需要單獨進行試驗時(如線路檢修后需要試驗)，可將該回路單獨接到備用母線上運行；當線路利用短路方式熔冰時，亦可用一組備用母線作為熔冰母線，不致影響其它回路工作。
（3）擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母線分段那樣導致出線交叉跨越。
?。?）便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開。
缺點：
?。?）增加了電氣設備的投資。
?。?）當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作電器需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。
（3）當饋出線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。
根據本站實際情況，在10KV負荷中，印染、毛紡廠、針織廠、棉紡廠、橡膠廠、市區(qū)一、二類負荷比較大。若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機器損壞，甚至出現(xiàn)事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良社會影響，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。且此電壓等級出線回數多，需經常倒換。因此選擇方案Ⅱ雙母接線。
表2—4 主接線方案表
110kv 35kv 10kv
單母分段接線 單母分段 雙母接線
3.1、短路的概念
電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網的正常運行中，并有可能損壞電氣設備。因此，在電力系統(tǒng)的設計和運行中，都要對供電網絡進行短路電流計算，以便正確地選用和調整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。
短路的種類有以下幾種：
?。?）三相短路。
?。?）兩相短路。
?。?）兩相短路接地。
（4）單相短路（接地）。
三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相電流特大。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數值不相等，相角也不同。
3.2、短路電流的暫態(tài)過程和短路電流種類
3.2.1．短路電流的暫態(tài)過程
當電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，由于短路回路存在著電感，電流不能突變，因此有一個暫態(tài)過程。短路電流隨時間變化，最后達到穩(wěn)定值。
短路全電流id由對稱的周期分量和不對成的非周期分量兩部分合成，即。周期分量先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值。非周期分量按指數規(guī)律衰減，其衰減時間常數為0.05-0.2。
3.2.2．計算各短路電流的目的
（1） 短路沖擊電流：用來校驗電氣設備和母線的動穩(wěn)定。
（2） 短路全電流最大有效值Ich（第一周期短路全電流有效值）：用來校驗電氣設備和母線的動穩(wěn)定。
?。?）超瞬變短路電流有效值I′：用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的短流量。
（4） 短路后0.2秒后的短路電流周期分量有效值：用來校驗斷路器的斷流量。
?。?）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：用來校驗電氣設備和載流部分的熱穩(wěn)定。
?。?） 短路后0.2S后的短路容量：用來校驗斷路器的遮斷容量。
3.2.3 短路電流的計算
一、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，做出一下規(guī)定：
?。?） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。
（2） 認為變壓器是理想變壓器，變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。
?。?） 輸電線路的分布電容略去不計。
?。?） 每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。
?。?） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件X/3>R時，可以略去電阻的影響。
（6） 短路點離同步調相機和同步電動機較近時，應該考慮對短路電流值的影響。有關感應電動機對電力系統(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。
?。?） 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并,兩個容量相差很大的電源不能夠合并。
（8） 以供電電源為基準的電抗標幺值>3.5,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。
二、短路電流的標幺值計算法
短路電流計算,根據電力系統(tǒng)的實際情況,可以采用標幺值或有名值計算,那種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標幺值計算.
所謂標幺值,是實際值與基準值之比. 標幺值沒有單位.設所選頂定的基準值電壓,基準電流,基準容量及基準電抗分別為,,,,則這一元件的各已知量的標幺值分別為
,,
式中：
S、U、I、X------以有名單位表示的容量(MVA)、電壓(KV)、電流(KA) 、電抗；
、、、-----以基準量表示的容量(KVA)、電壓(KV)、電流(KA)、電抗。
工程計算上通常先選定基準容量和基準電壓，與其相應的基準電流和基準電抗,均可由這兩個基準值導出。
基準容量可采用電源容量或一固定容量，為了計算一致，通常采用=100MVA為基準容量；基準電壓一般采用短路點所在級的網路平均額定電壓，即=。
表3—1電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計算公式
序號 元件名稱 給定參數 電抗平均值 計算公式
通用式 =100MVA
1 發(fā)電機（或電動機） 額定容量
超瞬變電抗百分數
2 變壓器 額定容量
阻抗電壓百分比
3 10（6）KV電纜 平均電壓
每千米電抗
線路長度L 0.08
4
10（6）KV
架空線路 平均電壓
每千米電抗
線路長度L 0.4
三、短路電流
5
35KV
架空線路 平均電壓
每千米電抗
線路長度L 0.425
電抗器 額定電壓
額定電流
電抗百分數
的有名值計算法
在有名值計算法中，每個電氣元件的單位是有名的，而不是相對值。在比較簡單的網路低電壓電網，常采用有名值計算法計算短路電流。采用此方法計算，須將各電壓等級的電氣元件參數都歸算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機、變壓器、電動機、電抗器等元件的百分數電抗值（銘牌上一般有標出）均應換算成有名值來計算。
電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計算公式如下：
?。?）發(fā)電機（電動機）
式中：
------發(fā)電機的超瞬變電抗值；
-----發(fā)電機以額定值為基準的超瞬變電抗的百分數；
------發(fā)電機額定容量（MVA）；
（2）變壓器：
當電阻值允許忽略不計時，
式中：
、、------變壓器的電阻、電抗、阻抗；
------變壓器以額定值為基準的阻抗電壓百分數；
-------變壓器短路損耗（KW）
?。?）電抗器
式中：
-----電抗器以額定值為基準的電抗百分數； -----電抗器的額定電流和額定電壓（KV、KA）；
?。?）線路
式中：
、-----線路單位長度的電阻和電抗（）；
-----線路運行的額定電壓（KV）； 3.4、在最大運行方式下的短路電流
圖3-1系統(tǒng)接線簡圖
將有名值轉換成標幺值：
1.選擇基準容量 =100MA 基準電壓為各級電壓的平均額定電壓。
線路電抗取X=0.4
線路L1:
線路L2:
線路L3:
110kv側簡化網絡圖：
圖3-2
先將它化成星形：
圖3-3
將、、化成、、。
將、合并成；將、合并成：
計算各電源點到短路點的轉移電抗，化成△：
圖3-4
為S2到短路點的轉移電抗，是S1到短路點的轉移電抗。它們分別應的計算抗：
又由于>3.5，故直接由
查0秒曲線得110kv側短路電流：
查0.2秒曲線得110kv側短路電流：
查4秒曲線得110kv側短路電流：
沖擊電流： (取1.8)
35kv側簡化網絡圖：
圖3-5
圖3-6
先將它化成星形：
圖3-7
將、合并成；將、合并成：將、合并成：
計算各電源點到短路點的轉移電抗，化成△：
圖3-4
為S2到短路點的轉移電抗，是S1到短路點的轉移電抗。它們分別對應的計算電抗：
又由于>3.5，故直接由
查0秒曲線得35kv側短路電流：
查0.2秒曲線得35kv側短路電流：
查4秒曲線得35kv側短路電流：
沖擊電流： (取1.8)
10kv側簡化網絡圖：
圖3-8
圖3-6
將它化成星形；
圖3-7
將、合并成；將、合并成：將、合并成：
計算各電源點到短路點的轉移電抗，化成△：
圖3-4
為S2到短路點的轉移電抗，是S1到短路點的轉移電抗。它們分別對應的計算電抗：
又由于>3.5，故直接由
查0秒曲線得10kv側短路電流：
查0.2秒曲線得10kv側短路電流：
查4秒曲線得10kv側短路電流：
沖擊電流：
(取1.8)
3.5、短路電流計算結果
表3-1 短路電流計算結果表
I"（KA） (KA） （KA） （KA）
110kv 2 1.16 2.1 5.09
35Kkv 4.45 4.24 4.55 11.33
10Kkv 14.04 13.34 14.14 35.74
第四章 主要電氣設備選擇
由于電氣設備和載流導體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設備和載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。
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。
2.應滿足安裝地點和當地環(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.與整個工程的建設標準協(xié)調一致。
6.選用的新產品均應具有可靠的試驗數據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。
技術條件：
選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。
1.電壓
選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug,即，Umax>Ug
2.電流
選用的電器額定電流Ie不得低于 所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即Ie>Ig
校驗的一般原則：
1.電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。
2.用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。
3.短路的熱穩(wěn)定條件
Qdt——在計算時間ts內，短路電流的熱效應（KA2S）
It——t秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）
T——設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）
校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間Ts按下式計算
t=td+tkd式中td ——繼電保護裝置動作時間內（S）
tkd——斷路的全分閘時間（s）
4.動穩(wěn)定校驗
電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短時電流機械效應的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：
上式中 ——短路沖擊電流幅值及其有效值
——允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值
5.絕緣水平：
在工作電壓的作用下，電器的內外絕緣應保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應按電網中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。
由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。
高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。
4.1、高壓斷路器的選擇
高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設備。
型式選擇：
本次在選擇斷路器，考慮了產品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。
選擇斷路器時應滿足以下基本要求：
1.在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。
2.在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。
3.應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。
3.應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。
考慮到可靠性和經濟性，方便運行維護和實現(xiàn)變電站設備的無由化目標，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110KV側采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所以須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關，熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35KV及以下的電壓等級中。所以，35KV側和10KV側采用真空斷路器。又根據最大持續(xù)工作電流及短路電流得知
電壓等級 型號 額定電壓 額定電流 動穩(wěn)定電流
110kV LW14-110 110KV 31500A 31.5 80KA
35kV ZN23-35 35KV 1600 25 63KA
10kV ZN-10 10KV 600A 8.7kA
4.2、隔離開關的選擇
隔離開關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。
選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：
1.隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網隔開。
2.隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。
3.隔離開關應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。
4.隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘盡可能降
低操作時的過電壓。
5.隔離開關的結構簡單，動作要可靠。
6.帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。
又根據最大持續(xù)工作電流及短路電流得知
電壓等級 型號 額定電壓 額定電流 動穩(wěn)定電流
110kV GW4-110G 110KV 1000A 80
35kV GW4-35 35KV 1000A 50
10kV GN8-10 10KV 600A 75
4.3、各級電壓母線的選擇
選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下內容：
⑴、選擇母線的材料，結構和排列方式；
?、?、選擇母線截面的大小；
⑶、檢驗母線短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；
⑷、對35kV以上母線，應檢驗它在當地睛天氣象條件下是否發(fā)生電暈；
⑸、對于重要母線和大電流母線，由于電力網母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。
110kV母線一般采用軟導體型式。指導書中已將導線形式告訴為LGJQ-150的加強型鋼芯鋁絞線。
根據設計要求， 35KV母線應選硬導體為宜。LGJ—185型鋼芯鋁絞線即滿足熱穩(wěn)定要求，同時也大于可不校驗電暈的最小導體LGJ—70，故不進行電暈校驗。
本變電所10KV的最終回路較多，因此10KV母線應選硬導體為宜。故所選LGJ—150型鋼芯鋁絞線滿足熱穩(wěn)定要求，則同時也大于可不校驗電暈的最小導體LGJ—70，故不進行電暈校驗。
4.4、絕緣子和穿墻套管的選擇
在發(fā)電廠變電站的各級? |
發(fā)表評論 
