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1、摘 要 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。同時(shí)，變電所是電力系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)的變電所根據(jù)所在的地理位置以及供電負(fù)荷重要性分析可知其為區(qū)域變電所，是一座220KV變電站，它在電力系統(tǒng)中具有較高的重要性。因此，本設(shè)計(jì)方案選擇不僅重點(diǎn)考慮供電的安全性，而且還要保證供電的電能質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)主要工作內(nèi)容包括：充分考慮變電所供電安全性與經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上選擇了系統(tǒng)與變電所連接方式；經(jīng)過可靠性、靈活性分析選擇電氣主接線和主變壓器型號；妥善采用新設(shè)備新技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了電氣設(shè)備的選擇；利用已經(jīng)學(xué)到的專業(yè)知識(shí)計(jì)算了電力網(wǎng)參數(shù)及短路電流

2、；考慮各種可能發(fā)生的故障情況合理選擇重要設(shè)備的繼電保護(hù)類型、防雷保護(hù)以及繼電保護(hù)的整定計(jì)算。根據(jù)以上的選擇，利用計(jì)算機(jī)軟件繪制設(shè)計(jì)所需的工程圖形。最終做出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)性與安全性合理結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞 變電所；主接線；變壓器；短路電流；繼電保護(hù) 目 錄 摘 要 II 第1章 緒論 1 1.1 課題背景 1 1.2 變電所的發(fā)展概況 1 1.3 本文主要工作 3 第2章 變電所與電力系統(tǒng)連接方式的選擇 4 2.1 備選的連接方案 4 2.2 技術(shù)指標(biāo)比較 5 2.3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

3、6 第3章 變電所電氣主接線選擇 7 3.1 對主接線設(shè)計(jì)的基本要求 7 3.2 方案的初步擬定 7 3.2.1 220kV電壓等級主接線 7 3.2.2 110kV電壓等級主接線 8 3.2.3 35kV電壓等級主接線 8 3.3 主變壓器的選擇 10 3.3.1 主變壓器型式的選擇 10 3.3.2 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定 10 第4章 短路電流的計(jì)算 12 4.1 短路電流計(jì)算的主要目的 12 4.2 短路電流的計(jì)算 12 4.3 短路電流計(jì)算結(jié)果 15 第5章 電氣設(shè)備的選擇 17 5.1 高壓斷路器的選擇 17 5.2 隔離開關(guān)的選擇 19 5.3

4、 電流互感器的選擇 20 5.3.1 電流互感器配置原則 21 5.3.2 電流互感器的選擇條件 21 5.3.3 電流互感器選擇結(jié)果 22 5.4 電壓互感器的選擇 23 5.4.1 電壓互感器配置原則 23 5.4.2 電壓互感器選擇條件 23 5.4.3 電壓互感器選擇結(jié)果 24 5.5 母線的選擇 24 5.5.1 母線選擇條件 24 5.5.2 母線選擇結(jié)果 26 第6章 配電裝置的選擇 27 第7章 繼電保護(hù)及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 28 7.1 繼電保護(hù)及其配置 28 7.1.1 變壓器的繼電保護(hù)配置 28 7.1.2 母線的繼電保護(hù)配置 30 7.2 防

5、雷保護(hù)及其配置 31 7.2.1 避雷針保護(hù)及配置 31 7.2.2 避雷器保護(hù)及配置 32 結(jié) 論 33 致 謝 34 參考文獻(xiàn) 35 附錄1 計(jì)算部分 36 附錄2 設(shè)計(jì)圖紙 49 - 53 - 第1章 緒論 1.1 課題背景 改革開放以來，電力工業(yè)實(shí)行“政企分開，省為實(shí)體，聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度，集資辦電“的方針，大大調(diào)動(dòng)了地方辦電的積極性，使電力建設(shè)飛速發(fā)展。電是能源的一種表現(xiàn)形式，電力已經(jīng)成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動(dòng)力，并廣泛的應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常方面。 1949年建國時(shí)，全國總裝機(jī)容量為184.9萬kW,年發(fā)電量僅為43億千瓦

6、時(shí)，在世界上居第25位。經(jīng)過多年的發(fā)展，從1988年起連續(xù)11年每年新增投產(chǎn)大中型發(fā)電機(jī)組超過10000MW；從1982年到1999年底，全國新增35kV以上輸電線路372837km，新增變電容量732690MVA；我國現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量在2000MW以上的電力系統(tǒng)11個(gè)。1998年底全國裝機(jī)容量已達(dá)1.7億kW，年發(fā)電量為7400千瓦時(shí)，1992年內(nèi)共裝機(jī)1300萬kW，這樣快的發(fā)展速度和規(guī)模，在世界上是罕見的。當(dāng)前，我國裝機(jī)容量和發(fā)電量居世界第4位。各大區(qū)電網(wǎng)和省網(wǎng)隨著電源的增長加強(qiáng)了網(wǎng)架建設(shè)，各電網(wǎng)中500kV(包括330kV)主網(wǎng)架逐步形成和壯大，220kV電網(wǎng)不斷完善和擴(kuò)充。 電能作

7、為一種特殊的商品，不能大量儲(chǔ)存，他的生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售和消費(fèi)是同時(shí)進(jìn)行完成的。為了滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，電力建設(shè)必須先行，落實(shí)發(fā)、送、變電本體工程的建設(shè)條件，協(xié)調(diào)其建設(shè)進(jìn)度，優(yōu)化其設(shè)計(jì)方案，其意義尤為重要。 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅可全面復(fù)習(xí)、總結(jié)和綜合利用本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而且可在分析、計(jì)算和解決實(shí)際工程能力等方面得到很好的訓(xùn)練，以及在CAD繪圖等方面能力得以進(jìn)一步加強(qiáng)，為其以后從事設(shè)計(jì)、運(yùn)行和科研工作奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。 1.2 變電所的發(fā)展概況 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電力系

8、統(tǒng)的變電所按變壓方式可分為兩大類： 1) 發(fā)電廠的變電所，稱為發(fā)電廠的升壓變電所 其作用是將發(fā)電廠發(fā)出的有功及無功功率送入電力網(wǎng)，因此其使用升壓型變壓器。 2) 電力網(wǎng)的變電所 一般選用降壓型變壓器，其主要作用是將電力網(wǎng)上的高壓電能轉(zhuǎn)化為低壓可供用戶使用的電能。 電力網(wǎng)的變電所可分為4種： 1) 樞紐變電所。其主要作用是聯(lián)絡(luò)本電力系統(tǒng)中的各大電廠和大區(qū)域或大容量的重要用戶，并實(shí)施與遠(yuǎn)方其他電力系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)、輸、配電的樞紐。因此其電壓最高，容量最大，是電力系統(tǒng)的最上層變電所。 2) 中間變電所。最高側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線分段。一般匯集2~3

9、個(gè)電源，電壓為220~220kV。同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)赜秒?，這樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)的作用。所以叫做中間變電所。全所停電后將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 3) 區(qū)域變電所。高壓側(cè)電壓一般為110~220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所。這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅該區(qū)域中斷供電。 4) 終端變電所。在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)。高壓側(cè)電壓為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。全所停電后，只是用戶受到損失。 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)快速增長對電力的需求，我國電力工業(yè)在高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前我國建成的50

10、0kV變電所有近200座，220kV變電所幾千座，其他低壓變電所更多；500kV電網(wǎng)已經(jīng)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)量有較大的改進(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。由此我國電網(wǎng)供電可靠性也有較大的提高，其中變電所起到比較關(guān)鍵的作用。 隨著自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了無人值班變電所，這樣為電能傳送降低了成本。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

11、電所裝備水平，通信通道建設(shè)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的建立以及無人值班變電所的運(yùn)行管理工作。而無人值班變電所的電壓等級也在逐年提高，很有發(fā)展前途。 1.3 本文主要工作 本設(shè)計(jì)是220kV降壓變電所電氣部分的設(shè)計(jì)。主要是一次部分的設(shè)計(jì)，包括： (1) 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)； (2) 變電所與系統(tǒng)連接方式的選擇； (3) 主變壓器選擇； (4) 短路電流計(jì)算； (5) 電氣設(shè)備的選擇； (6) 配電裝置選擇； (7) 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)； (8) 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)。 還要學(xué)習(xí)電腦繪圖軟件的使用，主要軟件是CAD繪圖以及VISIO繪圖工具。進(jìn)而繪制5張圖紙，分別為： (1) 電氣主接線

12、圖（見附錄2.1）； (2) 配電裝置平面圖（見附錄2.2）； (3) 配電裝置截面圖（見附錄2.3）； (4) 繼電保護(hù)原理接線圖（見附錄2.4）； (5) 系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)劃圖（見附錄2.5）。 第2章 變電所與電力系統(tǒng)連接方式的選擇 在電力網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)變電所的地理位置，可以有多種從電網(wǎng)送電到變電所途徑，因此選擇一種即經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上又容易實(shí)現(xiàn)的連接方式是十分重要的。擬定幾種備選方案，通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較，最終選擇出最適合的方案。 2.1 備選的連接方案 系統(tǒng)與變電所的連接方式有三種方案： 方案1：分別從A、C發(fā)電廠通過單回輸電線路送電到變電所，見圖2-1； 方案2：采用在

13、發(fā)電廠A的地方通過雙回輸電線路送電到變電所，見圖2-2； 方案3：采用在發(fā)電廠C的地方通過雙回輸電線路送電到變電所，見圖2-3。 圖2-1 方案1 圖2-2 方案2 圖2-3 方案3 2.2 技術(shù)指標(biāo)比較 (1) 電壓等級定為220kV。 (2) 選擇導(dǎo)線型號如表2-1所示 表2-1 導(dǎo)線型號選擇結(jié)果 方案1 方案2 方案3 AD線路 CD線路 AD線路 CD線路 LGJ-240 LGJ-240 LGJ-240 LGJ-240 三種方案均

14、采用同一型號的導(dǎo)線，這樣比較起來就容易很多。 (3) 計(jì)算最大電壓損耗如表2-2所示 表2-2 最大電壓損耗比較 方案1 方案2 方案3 正常 故障 正常 故障 正常 故障 電壓損耗 電壓損耗 電壓損耗 電壓損耗 電壓損耗 電壓損耗 9.94% 21.2% 10.6% 21.2% 9.35% 18.71% 由表可以看出，方案3的電壓損耗無論是正常供電還是出現(xiàn)故障情況時(shí)，相比較其他兩種方案均要小。從這一點(diǎn)考慮，方案3就優(yōu)于其他方案。 2.3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較 (1) 電能損耗如表2-3所示 表2-3 一年電能損耗（） 方案 方案1 方案2

15、 方案3 電能損耗 283.934 302.735 267.182 經(jīng)過計(jì)算的一年電能損耗可以看出：方案3損耗最低，方案1其次，最多的是方案2。 (2) 線路投資如表2-4所示 表2-4 線路投資比較（萬元） 方案 方案1 方案2 方案3 投資金額 6864 7293 6435 綜上所述，由各個(gè)表格可以看出，方案3在技術(shù)條件一樣的情況下，具有更加明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。因此本變電所決定采用方案3，即采用在發(fā)電廠C的地方通過雙回輸電線路送電到變電所的連接方案[1]。 第3章 變電所電氣主接線選擇 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所設(shè)計(jì)的主要部分。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)電力系統(tǒng)原

16、始資料，發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈敏性和經(jīng)濟(jì)性的要求合理的、綜合性的選擇你所需要的主接線形式，主接線對電氣設(shè)備、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定都有很大的影響。因此必須處理好各個(gè)方面的具體情況，全面分析，正確處理好個(gè)各方的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。 3.1 對主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)該滿足可靠性、靈敏性、經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展性等方面的要求。 (1) 可靠性 為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，做出切合實(shí)際的決定。 (2) 靈活性 電

17、氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)適應(yīng)在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運(yùn)行要求。 (3) 經(jīng)濟(jì)性 方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三方面： 1) 投資??； 2) 占地少； 3) 電能損耗少。 (4) 發(fā)展性 主接線可以容易地從初期接線方式過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，完成過渡期的改擴(kuò)建，且對一次和二次部分的改動(dòng)工作量最少。 3.2 方案的初步擬定 3.2.1 220kV電壓等級主接線 對于220kV電壓等級的主接線，當(dāng)線路出線數(shù)是4回及以上，且變壓器2組并列運(yùn)行的情況，一般采用雙母線，不帶旁路母線；當(dāng)220kV線路少于3回，總元件數(shù)少于5個(gè)時(shí)，也可采用橋形接線，

18、擴(kuò)大橋形接線或線路—變壓器接線。橋形接線又分為內(nèi)橋和外橋接線，內(nèi)橋接線主要用于當(dāng)輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器又不需經(jīng)常切除的情況下；外橋接線則在出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行經(jīng)常切換時(shí)，就更為適宜。 本設(shè)計(jì)中，220kV電壓側(cè)為兩條輸電線路與兩臺(tái)主變壓器相連，故宜采用橋形接線?？紤]到從系統(tǒng)到變電所的輸電線路較長，主變壓器不會(huì)經(jīng)常投切，將來擴(kuò)建及安全運(yùn)行等因素后，最終確定此電壓等級主接線選用內(nèi)橋接線方式。內(nèi)橋接線見圖3-1。 3.2.2 110kV電壓等級主接線 對于110kV電壓等級的主接線，當(dāng)配電裝置的出線回路數(shù)為3~4回時(shí)，宜采用單母線分段接線；當(dāng)配電裝置的出線回路數(shù)為5回及

19、以上時(shí)，宜采用雙母線接線，或110kV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)，也采用雙母線接線方式。為了保證采用單母線分段接線或雙母線接線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)，不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)。若采用可靠性高、檢修周期長的斷路器或采用迅速替換的手車式斷路器時(shí)，可不裝設(shè)旁路母線。 本設(shè)計(jì)中，110kV電壓側(cè)為6回出線，故初選雙母線接線。又不允許停電檢修斷路器，且考慮經(jīng)濟(jì)性，此電壓等級采用少油斷路器即能滿足安全性的要求，因此需要設(shè)置旁路母線。最終確定此電壓等級主接線選用雙母帶專用旁路母線接線方式。接線見圖3-2。 3.2.3 35kV電壓等級主接線

20、 對于35kV電壓等級的主接線，當(dāng)配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回時(shí)，宜采用單母線接線方式；當(dāng)配電裝置的出線回路數(shù)為4~8回時(shí)，宜采用單母分段接線方式；當(dāng)配電裝置的出線回路數(shù)為8回及以上或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)，可采用雙母線接線。 本設(shè)計(jì)中，由于此電壓等級所接負(fù)荷不是很大，且輸電距離不長，雖然出線是8回，但采用單母分段接線即可滿足安全性的要求，因此最終此電壓等級主接線選用單母分段接線形式（接線圖見圖3-3）[2]。 圖3-1 內(nèi)橋接線 圖3-3 單母分段接線 圖3-2 雙母帶旁路母線接線

21、 3.3 主變壓器的選擇 3.3.1 主變壓器型式的選擇 (1) 相數(shù)的確定 1) 330kV及以下的電力系統(tǒng)，在不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，應(yīng)選三相變壓器。 2) 500kV及以上電力系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)制造、運(yùn)輸條件和可靠性要求等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定采用三相還是單相變壓器。 (2) 繞組數(shù)的確定 1) 電壓系統(tǒng)均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的情況下，可考慮采用自耦變壓器。 2) 聯(lián)絡(luò)變壓器一般選用三繞組變壓器，而在中性點(diǎn)接地方式允許的條件下，以選擇自耦變壓器為宜，低壓繞組可作為廠用備用或廠用啟動(dòng)電源，亦可連接無功補(bǔ)償裝置。 3) 具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率

22、均達(dá)到該變壓器容量的15%以上；或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)；主變壓器宜采用三繞組變壓器，當(dāng)中性點(diǎn)接地方式允許時(shí)則采用自耦變壓器。 4) 對深入引進(jìn)負(fù)荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為了簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器[3]。 3.3.2 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定 (1) 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 1) 與系統(tǒng)有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應(yīng)不少于2臺(tái)。 2) 與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型電廠和低壓側(cè)電壓為6~10kV的變電所或與系統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質(zhì)時(shí)，可裝1臺(tái)主變壓器。 3) 對地區(qū)性孤立的一次變電

23、所或大型工業(yè)專用變電所，可裝設(shè)3臺(tái)主變壓器。 由此根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況知道，考慮供電可靠性和安全性的要求，采用2臺(tái)主變壓器比較合理。 (2) 主變壓器容量的確定 變壓器的最大負(fù)荷為，（為各負(fù)載同步系數(shù)，取為0.9）。對于具有兩臺(tái)主變壓器的變電所，若其中一臺(tái)主變壓器停止使用，另一臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)該大于等于70%的全部負(fù)荷。因此確定主變壓器容量的公式為: (3-1) 對于本變電所設(shè)計(jì)，根據(jù)所給原始資料，經(jīng)過計(jì)算后知道=114.19MW。因此考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性及技術(shù)性后，選用額定容量為120MW的變壓器。

24、 最終，經(jīng)過綜合分析比較后，選用兩臺(tái)三相普通三繞組無勵(lì)磁變壓器。選取得變壓器型號是： SFPS3-120000/220 變壓器具體參數(shù)見表3-1， 表3-1 變壓器參數(shù) 額定容量 KVA 額定電壓 V 空載損耗 空載電流 連接組 120000/120000/120000 220/121/38.5 165.3 KW 1% ?PS(1-2) ?PS(2-3) ?PS(3-1) VS(1-2) VS(2-3) VS(3-1) 564 KW 381 KW 606 KW 14.5% 7% 23% 綜上，可以確定變電所的電氣主接線形式（見附錄2.1）。

25、 第4章 短路電流的計(jì)算 根據(jù)本變電所電源側(cè)5~10年的發(fā)展規(guī)劃，計(jì)算出系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式下的短路電流，為母線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備，若電流過大，就要考慮采取限流措施[4]。 4.1 短路電流計(jì)算的主要目的 (1) 電氣主接線的比較與選擇； (2) 選擇斷路器等電氣設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求； (3) 為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)； (4) 評價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施； (5) 分析計(jì)算送電線路對通訊設(shè)施的影響。 4.2 短路電流的計(jì)算 (1) 等值網(wǎng)絡(luò)的繪制 計(jì)算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡化模型，即忽略負(fù)荷電流

26、；除1kV以下的低壓電網(wǎng)外，元件的電阻都略去不計(jì)；輸電線路的電納及變壓器的導(dǎo)納也略去不計(jì)；發(fā)電機(jī)用次暫態(tài)電抗表示；認(rèn)為各發(fā)電機(jī)電勢模值為1，相角為0。 短路電流的計(jì)算通常采用標(biāo)幺值進(jìn)行近似計(jì)算。標(biāo)幺值是相對單位制的一種，在標(biāo)幺值中各物理量都用標(biāo)幺值表示。標(biāo)幺值的定義由下式給出 (4-1) 由此可見，標(biāo)幺值是沒有量綱的數(shù)值，對于同一個(gè)實(shí)際有名值，基準(zhǔn)值選的不同，其標(biāo)幺值也就不同。因此，當(dāng)我們說一個(gè)量的標(biāo)幺值時(shí)，必須同時(shí)說明它的基準(zhǔn)值，否則，標(biāo)幺值的意義是不明確的。 基準(zhǔn)值的選擇，除了要求基準(zhǔn)值與有名值同單位外，原則上可以使任意的。但是，采用標(biāo)幺值的目的是為

27、了簡化計(jì)算機(jī)和便于對計(jì)算結(jié)果做出分析評價(jià)。因此，選擇基準(zhǔn)值時(shí)應(yīng)該考慮盡量能實(shí)現(xiàn)這些目的。常取基準(zhǔn)容量為一整數(shù)（一般取100MVA或1000MVA），而將各電壓等級的平均額定電壓取為基準(zhǔn)電壓即，從而使計(jì)算大為簡化。 (2) 化簡等值網(wǎng)絡(luò) 采用網(wǎng)絡(luò)簡化將等值電路逐步簡化，求出各電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗。 在工程計(jì)算時(shí)，為進(jìn)一步簡化網(wǎng)絡(luò)，減少工作量，常將短路電流變化規(guī)律相同或相近的電源合并為一個(gè)等值電源。合并的原則是距短路點(diǎn)電氣距離大致相同的同類型發(fā)電機(jī)可以合并；至短路點(diǎn)電氣距離較遠(yuǎn)，的同類型或不同類型的發(fā)電機(jī)也可合并；直接接于短路點(diǎn)的發(fā)電機(jī)一般單獨(dú)計(jì)算，無限大容量的電源應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。 (3

28、) 短路電流周期分量起始值的計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)簡化最簡單形式即只有一個(gè)等效元件，元件一端是以等值電源，另一端就是短路點(diǎn)。此等效元件的電抗稱為轉(zhuǎn)移電抗一般用表示。這樣就可以運(yùn)用以前學(xué)過的歐姆定律求出短路電流的數(shù)值即 (4-2) 式中 ——等值電源的次暫態(tài)等效電勢。在簡化計(jì)算時(shí)，取=1。 由此可知當(dāng)=1時(shí)，短路電流的計(jì)算公式能進(jìn)一步簡化為 (4-3) (4) 短路電流周期分量任意時(shí)刻值的計(jì)算 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡

29、化時(shí)，求出各個(gè)等值電源與短路之間的轉(zhuǎn)移電抗，再將其換算成等值電源容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值，即為該電源的計(jì)算電抗 。 = (4-4) 式中　——等值電源的額定容量，MVA；=1，2，···，n。 　　當(dāng)供電電源為無限大容量或計(jì)算電抗（以供電電源容量為基準(zhǔn)）3時(shí)，則可以認(rèn)為其周期分量不衰減，此時(shí) ==（或=） (4-5) 當(dāng)供電電源為有限容量時(shí)，其周期分量是隨時(shí)間衰減的。這時(shí)通常采用運(yùn)算曲線法來求的任意時(shí)刻短路電流的周期分量。 所謂運(yùn)算曲線是一組短路電流周期分量與計(jì)算電抗、短路時(shí)

30、間t的變化關(guān)系曲線?？梢愿鶕?jù)電源的計(jì)算電抗值，查相應(yīng)的運(yùn)算曲線，可分別查出對應(yīng)于任意時(shí)間t的周期分量的標(biāo)幺值。 (5) 短路電流非周期分量的近似計(jì)算 短路電流的非周期分量可按下式計(jì)算： 起始值 (4-6) t秒的值 (4-7) 式中 、——在時(shí)間為0、t時(shí)短路電流的非周期分量有名值（kA）。 ——短路點(diǎn)等效衰減時(shí)間常數(shù)，在近似計(jì)算時(shí)可直接選用

31、 表4-1推薦的數(shù)值。 表4-1　短路點(diǎn)等效時(shí)間常數(shù)推薦值（s） 短 路 點(diǎn) 短 路 點(diǎn) 汽輪發(fā)電機(jī)端 0.255 高壓側(cè)母線（主變壓器100MVA以上） 0.127 水輪發(fā)電機(jī)端 0.191 高壓側(cè)母線（主變壓器10~100MVA以上） 0.111 發(fā)電機(jī)出線電抗器后 0.127 遠(yuǎn)離發(fā)電廠 0.048 (6) 短路電流的沖擊值和全電流最大有效值的計(jì)算 三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，當(dāng)f=50Hz時(shí)，發(fā)生在短路后0.01秒，此峰值被稱為沖擊電流。其計(jì)算式為 =（1+）= (4-8)

32、 短路全電流最大有效值計(jì)算式為 = (4-9) 式中 ——沖擊系數(shù)。一般設(shè)計(jì)中可按表4-2選用。 表4-2　不同短路點(diǎn)的沖擊系數(shù)推薦值 短路點(diǎn) 發(fā)電機(jī)端 發(fā)電廠高壓母線 或發(fā)電機(jī)出線電抗器之后 遠(yuǎn)離發(fā)電廠 1.9 1.85 1.8 4.3 短路電流計(jì)算結(jié)果 系統(tǒng)各種運(yùn)行方式下的短路電流如表4-3所示。 表4-3短路電流標(biāo)幺值和有名值計(jì)算結(jié)果 運(yùn)行方式 220kV 單線 運(yùn)行 0.377

33、 0.377 0.365 0.378 0.378 0.378 0.378 0.378 1.609 1.609 1.557 1.613 1.613 1.613 1.613 1.613 雙線 運(yùn)行 0.590 0.587 0.565 0.577 0.606 0.606 0.606 0.606 2.518 2.505 2.411 2.462 2.586 2.586 2.586 2.586 110kV 單輸電線一臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.210 0.210 0.210 0.210 0.210 0.

34、210 0.210 0.210 1.792 1.792 1.792 1.792 1.792 1.792 1.792 1.792 單輸電線兩臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.268 0.268 0.268 0.268 0.268 0.268 0.268 0.268 2.287 2.287 2.287 2.287 2.287 2.287 2.287 2.287 雙輸電線一臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 0.250 2.134 2.134 2.134 2.134 2.1

35、34 2.134 2.134 2.134 雙輸電線兩臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.354 0.354 0.344 0.355 0.355 0.355 0.355 0.355 3.021 3.021 2.936 3.030 3.030 3.030 3.030 3.030 35kV 單輸電線一臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.168 0.168 0.168 0.168 0.168 0.168 0.168 0.168 4.457 4.457 4.457 4.457 4.457 4.457 4.457 4.457

36、 單輸電線兩臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.231 0.231 0.231 0.231 0.231 0.231 0.231 0.231 6.128 6.128 6.128 6.128 6.128 6.128 6.128 6.128 雙輸電線一臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.200 0.2000 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 5.306 5.306 5.306 5.306 5.306 5.306 5.306 5.306 雙輸電線兩臺(tái)變壓器運(yùn)行 0.299 0.299 0.297 0.303 0.303

37、0.303 0.303 0.303 70942 7.942 7.879 8.038 8.038 8.038 8.038 8.038 第5章 電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)，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)行方便和為今后的發(fā)展擴(kuò)建留有一定的余地。正確地選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇時(shí)，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況，電氣設(shè)備選擇的一般原則，按照正常工作條件進(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，在保證安全、可靠的前提下，注意經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省投資，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，選擇合

38、適的電氣設(shè)備[5]。 5.1 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器是系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。高壓斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)，用它來倒換運(yùn)行方式把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制的作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。因此其重要性不言而喻。下面把斷路器選擇方法和條件作簡要說明。 (1) 斷路器種類和型式選擇 斷路器應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)、周圍環(huán)境和使用條件等要求選擇某種類和型式。由于少油斷路器制造簡單、價(jià)格便宜、維護(hù)方便，所以應(yīng)用較廣。在3~220kV電壓等級中，一般選少油斷路器；對于110~330kV，當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時(shí)，才選用壓縮空氣

39、斷路器或斷路器；500kV一般采用斷路器。安裝在屋外時(shí)，應(yīng)選擇屋外結(jié)構(gòu)。 (2) 額定電壓的選擇 一般電器最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15；額定電壓為330~500kV時(shí)為1.1。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓一般不超過1.1，因此在選擇電器時(shí)，一般可按照電器的額定電壓不低于裝置點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即 (5-1) (3) 額定電流的選擇 電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境下，電器的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路的各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，即 (

40、5-2) 若變壓器有過負(fù)荷運(yùn)行可能，應(yīng)按過負(fù)荷確定（1.3~2.0倍變壓器額定電流）；母線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；出線回路，除考慮正常負(fù)荷電流（包括線路損耗）外，還應(yīng)該考慮事故時(shí)由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。 (4) 開斷電流的校驗(yàn) 高壓斷路器的額定開斷電流，不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流的周期分量，即 (5-3) 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，為了簡化計(jì)算，也可用次暫態(tài)電流進(jìn)行選擇，即 (5-4) (5) 短路熱穩(wěn)定

41、校驗(yàn) 短路電流流過電器時(shí)，電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。條件為 (5-5) 式中 ——在計(jì)算時(shí)間t秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（）； ——t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA）； t ——設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）。 (6) 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，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 (5-6) 或

42、 式中 、——短路沖擊電流峰值及全電流有效值（KA）； 、——電器允許的極限通過電流峰值及電流有效值。 下列幾種情況不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定： 1) 用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 2) 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 3) 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 (7) 斷路器選擇結(jié)果見表 5-1 表 5-1斷路器選擇情況 電壓 等級 設(shè)備 選擇 計(jì)算數(shù)據(jù) 技術(shù)數(shù)據(jù) (kV) (A) (KA) (KA) ( kV ) (A) (KA)

43、(KA) 220 LW1-220 220 475 2.52 6.4 25 220 3150 40 100 6400 110 SW4-110 110 721 3.02 7.7 36 110 1000 18 55 998 35 SW4-35 35 721 7.94 20.2 258 35 1250 17 42 1089 5.2 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所中常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。它的主要用途就是：在檢修設(shè)備時(shí)，隔離檢修設(shè)備與電源電壓連

44、接，以確保安全；投入備用母線或旁路母線以及改變運(yùn)行方式時(shí)，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成；因隔離開斷具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進(jìn)行分、合避雷器、電壓互感器和空載母線等等操作。 由于隔離開關(guān)與高壓斷路器選擇條件比較相同，因此以下就簡單說明一下選擇方法和條件。 (1) 隔離開關(guān)種類和形式選擇 隔離開關(guān)的型式較多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時(shí)應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件確定。 (2) 額定電壓的選擇 一般可按照電器的額定電壓不低于裝置點(diǎn)電

45、網(wǎng)額定電壓的條件選擇 ，見公式5-1。 (3) 額定電流的選擇 電器的額定電流不小于該回路的各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，見公式5-2 。 (4) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流流過電器時(shí)，電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，見公式5-5。 (5) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，選擇公式5-6。 (6) 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果見表5-2 表5-2　隔離開關(guān)選擇情況 電壓等級 設(shè)備選擇 計(jì)算數(shù)據(jù) 技術(shù)數(shù)據(jù) (kV) (A)

46、(KA) (kV) (A) (KA) 220kV GW4- 220D 220 475 6.409 25.36 220 600 50 784 110kV GW4- 110GD 110 721 7.690 36.51 110 1000 50 1849 35kV GW5- 35D 35 721 20.21 257.9 35 1000 50 1600 5.3 電流互感器的選擇 互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情

47、況。 互感器是變換電壓、電流的電氣設(shè)備，它的主要功能是向二次系統(tǒng)提供電壓、電流信號以反應(yīng)一次系統(tǒng)的工作狀況，前者稱為電壓互感器，后者稱為電流互感器。 5.3.1 電流互感器配置原則 (1) 為了滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線繼母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。 (2) 為了保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。為了防止支持是電流互感器套管閃洛造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)。 (3) 為了減輕內(nèi)部故障時(shí)發(fā)電機(jī)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。 5.3.2

48、 電流互感器的選擇條件 (1) 一次回路額定電壓和電流的選擇 電流互感器一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足 (5-7) 式中 、——電流互感器一次額定電壓和電流。 為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次額定電流應(yīng)盡可能與最大工作電流接近。 (2) 二次額定電流的選擇 電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強(qiáng)電系統(tǒng)用5A。當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)，為能使電流互感器能多帶二次負(fù)荷或減少電纜截面，提高靈敏度，應(yīng)盡量采用1A。 (3) 電流互

49、感器種類和型式的選擇 選擇電流互感器是應(yīng)該根據(jù)其安裝地點(diǎn)，安裝方式選擇其型式：屋內(nèi)或屋外，充分利用變壓器內(nèi)，并利用穿墻式互感器兼作穿墻套管等。選用母線型時(shí)應(yīng)注意校核窗口尺寸。 (4) 電流互感器準(zhǔn)確級和額定容量的確定 為了保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級不低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級別來確定電流互感器的準(zhǔn)確級。 為了保證互感器的準(zhǔn)確級，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量，即 (5-8) 負(fù)載電阻由三部分組成：測量表計(jì)電阻、連接線電

50、阻、接觸電阻。一般取。 由于端口電壓與、及流過負(fù)載的電流有關(guān)。因此電流互感器的等效負(fù)載與互感器接線及一次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、短路方式有關(guān)。因此等效負(fù)載由3個(gè)電阻乘上 接線及運(yùn)行方式系數(shù)表達(dá)，有 (5-9) 正常運(yùn)行方式下的接線系數(shù)可在相關(guān)表格查詢。實(shí)際上，當(dāng)儀表及接線確定后，計(jì)算目標(biāo)為連接截面。 (5-10) 式中 、L——連接導(dǎo)線截面和計(jì)算長度； ——導(dǎo)線電阻率。 發(fā)電廠和變電所應(yīng)采用銅芯控制電纜，若求出的銅導(dǎo)線

51、截面積小于1.5，應(yīng)選擇1.5，以滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 (5) 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來表示，校驗(yàn)公式，即 或（t=1） (5-11) 電流互感器內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，常以允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流或一次額定電流最大值（）的倍數(shù)（動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)），故內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用下式校驗(yàn) 　或 (5-12) 5.3.3 電流互感器選擇結(jié)果 表5-3　電流互感器選擇情況 設(shè)備名稱 安裝地點(diǎn)

52、 型號 電流 互感器 220kv斷路器 LCWB2-220W/500，0.2/P級 110kv母線 LCWB6-110B/800，0.2/P/P級 110kv主變 LCWB6-110B/800，0.2/P/P級 35kv母線 LCWB-35/800，0.5/D級 35kv主變 LCWB-35/800，0.5/D級 5.4 電壓互感器的選擇 目前電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用電壓互感器。按照原理可分電壓互感器為電磁式和電容式，光電式正在研制中。 5.4.1 電壓互感器配置原則 (1) 母線 所有母線，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護(hù)裝置

53、 (2) 線路 35kV及以上輸電線路，當(dāng)對端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無電壓、進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，裝設(shè)一臺(tái)單相電壓互感器。 (3) 變電所 變電所低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同步或繼電保護(hù)要求，設(shè)有一組電壓互感器。 5.4.2 電壓互感器選擇條件 (1) 一次回路電壓的選擇 為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確等級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)滿足條件，即 (5-13) (2) 二次回路電壓選擇 電壓互感器的二次測額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。 (3) 種類和型式選擇 電壓互感器的種類和型

54、式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇。一般，在6~35kV屋內(nèi)配電裝置中，采用油浸式；110~220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級滿足要求時(shí)，也可采用電容式電壓互感器。 (4) 容量和準(zhǔn)確級選擇 根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級和額定容量。電壓互感器的額定容量，應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷，即 (5-14) 式中 、、 ——各儀表的視在功率、有功功率、無功功率； ——各儀表的功率因數(shù)。

55、由于電壓互感器三相負(fù)荷不相等，為了滿足準(zhǔn)確級要求，通常以最大相負(fù)荷進(jìn)行比較[6]。 5.4.3 電壓互感器選擇結(jié)果 表5-4　電壓互感器選擇情況 設(shè)備名稱 安裝地點(diǎn) 型號 電壓 互感器 220kv斷路器 JDCF-220WB，0.2/P級 110kv母線 JCC2-110 35kv母線 JDJJ-35 5.5 母線的選擇 5.5.1 母線選擇條件 (1) 母線選型 室外配電裝置的母線多采用鋼芯鋁絞線。由于是軟導(dǎo)線，所以不需校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。室內(nèi)配電裝置由于線間距離較小，布置緊湊，采用硬母線，其截面有矩形、槽形和管形。矩形母線散熱良好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于

56、安裝，但集膚效應(yīng)較大。槽形母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量較大，集膚效應(yīng)也較小，一般用于4000A~8000A的配電裝置中。管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小、機(jī)械強(qiáng)度較高，管內(nèi)可以通水或通風(fēng)冷卻。另外圓管表面曲率較小，而且均勻，電暈放電電壓高，因而常用于8000A以上的大電流和110kV及以上的高壓配電裝置[7]。 (2) 母線截面的選擇 導(dǎo)體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。除配電裝置的匯流，對于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大，傳輸容量大，長度在20m以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 1) 按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇 按下式

57、 (5-15) 式中 ——導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流； ——在額定環(huán)境溫度時(shí)導(dǎo)體允許電流； ——在實(shí)際環(huán)境和海拔有關(guān)的綜合修正系數(shù)（查表可得）。 2) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 按經(jīng)濟(jì)電流截面選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。對應(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)，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度J。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面 (5-16) 式中 ——正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流。 ——可由相應(yīng)表格及曲線查的。 這里是關(guān)于

58、母線截面的選擇，應(yīng)采用按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇來選擇母線截面面積。 (3) 電暈電壓的校驗(yàn) 對于110kV及以上裸導(dǎo)體，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電壓 (5-17) 110kV及以上電壓等級母線應(yīng)進(jìn)行電暈校驗(yàn)。220kV無需進(jìn)行電暈校驗(yàn)?zāi)妇€最小半徑為，110kV母線無需校驗(yàn)最小半徑為。 (4) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 在校驗(yàn)導(dǎo)體熱穩(wěn)定時(shí)，若計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)的影響，由熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小截面為

59、(5-18) 式中 C——熱穩(wěn)定系數(shù)（可查相關(guān)表格得到）。 所選截面不應(yīng)小于。 5.5.2 母線選擇結(jié)果 本設(shè)計(jì)的配電裝置均采用室外型（詳見第七章），因此母線均采用鋼芯鋁絞線，選擇結(jié)果為 表5-5　母線選擇情況 地點(diǎn) 母線類型 110kV配電裝置 LGJ-400 35kV配電裝置 LGJ-400 第6章 配電裝置的選擇 高壓配電裝置是變電所和發(fā)電廠的重要組成部分。因此，設(shè)計(jì)過程必須認(rèn)真考慮貫徹國家的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策，遵循有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定。從實(shí)際考慮，依據(jù)所設(shè)計(jì)變電所的具體情況，考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，在保證安全性的

60、前提下，并結(jié)合運(yùn)行、檢修和安裝的要求，積極、慎重、有選擇性地采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。 確定配電裝置型式的四點(diǎn)要求： (1) 節(jié)約用地； (2) 運(yùn)行安全和操作巡視方便； (3) 便于檢修和安裝； (4) 節(jié)約三材、降低造價(jià)。 配電裝置按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式。各種配電裝置均有其優(yōu)缺點(diǎn)，也各有其所適應(yīng)的環(huán)境。因此要根據(jù)具體情況，選擇最為合適的配電裝置型式。 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)所給原始資料及自然環(huán)境等因素，可以確定采用屋外型配電裝置完全滿足各種要求。根據(jù)相關(guān)技術(shù)手冊

61、，在現(xiàn)有的35kV屋外配電裝置中，其布置多為中型配電裝置。因此本設(shè)計(jì)也采用中型配電裝置。 普通的中型配電裝置在我國運(yùn)用得比較多，且本設(shè)計(jì)中的母線采用鋼芯鋁絞線，自60年代中期開始我國開始采用相關(guān)的配電裝置，70年代以后逐漸使用的多起來。因此，我國電業(yè)部門無論在運(yùn)行維護(hù)還是安裝檢修方面都積累比較豐富的經(jīng)驗(yàn)[8]。因此，本設(shè)計(jì)110kV配電裝置選擇普通中型配電裝置。配電裝置截面圖和平面圖可見附錄2與附錄3。 最終，配電裝置的選擇為35kV電壓等級選擇中型配電裝置，110kV電壓等級選擇普通中型配電裝置。 第7章 繼電保護(hù)及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 7.1 繼電保護(hù)及其配置 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，

62、可能發(fā)生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。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故的發(fā)生不僅能對電能質(zhì)量有影響，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。 繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是： (1) 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 (2) 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的

63、條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。 以下根據(jù)本變電所設(shè)計(jì)要求，介紹說明變電所主要部分的繼電保護(hù)裝置。 7.1.1 變壓器的繼電保護(hù)配置 變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設(shè)備。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大容量變壓器，一旦因故障而損壞造成的損失就更大。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電保護(hù)裝置。 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒

64、損等。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。 變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓；由于負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。 由于以上故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下幾種保護(hù)。 (1) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。 對于變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同，裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)用于10000kVA以下的變壓器，因此本小節(jié)不作介紹。 從連差動(dòng)保護(hù)是適用于：并列運(yùn)行的變壓器，容量為6300kVA以上時(shí)；單獨(dú)運(yùn)行的

65、變壓器 ，容量為10000kVA以上時(shí)；發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300kVA以上時(shí)。對高壓側(cè)為330kV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)符合下列要求： 1) 應(yīng)能躲開過勵(lì)磁涌流和外部短路電流產(chǎn)生的不平衡電流； 2) 應(yīng)在變壓器過勵(lì)磁時(shí)不誤動(dòng)； 3) 差動(dòng)保護(hù)范圍應(yīng)包括變壓器套管及其引出線。如不能包括引出線時(shí)，應(yīng)采取快速切除故障的輔助措施。 (2) 變壓器相間短路及外部接地短路的后備保護(hù) 為防止外部相間短路引起的變壓器過電流及作為變壓器主保護(hù)的后備，變壓器配置相間短路的后備保護(hù)。 對于內(nèi)部相間短路，規(guī)程規(guī)定： 1) 過電流保護(hù)

66、宜用于降壓變電所； 2) 當(dāng)過電流保護(hù)的靈敏度不夠時(shí)，可采用低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，主要用于升壓變電所或容量較大的降壓變壓器； 3) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器； 4) 負(fù)序電流和單相式低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，可用于63MVA及以上升壓變壓器； 5) 按以上兩條裝設(shè)保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。 對于外部接地短路，規(guī)定： 1) 對中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過電流時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)； 2) 對自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點(diǎn)都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。 (3) 瓦斯保護(hù) 對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。 應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器容量界限是：800kVA以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間油浸式變壓器。 (4) 過負(fù)荷保護(hù) 對于6.3MVA以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行