garver6電力網(wǎng)變壓器設(shè)計畢業(yè)論文.doc

garver6電力網(wǎng)變壓器設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘要11電力網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計 21.1原始資料分析 21.2電力系統(tǒng)功率平衡61.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接線方案對比142主變壓器選擇142.1變壓器容量和臺數(shù)的確定原則142.2變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則152.3計算及選型163電氣主接線設(shè)計174短路電流計算174.1短路電流計算的目的184.2各種情況下基于psasp下的短路電流計算265導(dǎo)體及電器設(shè)備選擇與校驗265.1導(dǎo)體的選擇與校驗275.2斷路器選擇與校驗295.3隔離開關(guān)的選擇與校驗305.4互感器的選擇336無功補償346.1補償裝置的確定346.2無功補償?shù)挠嬎?5總結(jié)38致謝39參考文獻40附錄4141 41Page 4112/28/2019ConfidentialPage 4112/28/2019Created by 999寶藏網(wǎng)Page 41 of 42 Garver系統(tǒng)電網(wǎng)電氣接線設(shè)計學(xué) 生：指導(dǎo)教師：（大學(xué) 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)）摘 要：電力系統(tǒng)規(guī)劃是一項具有重大意義的工作， 是電力工業(yè)實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的重要保障。規(guī)劃的效益是最大的效益，規(guī)劃的節(jié)約是最大的節(jié)約。全面、長遠的電力發(fā)展規(guī)劃和電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計，不僅直接影響到國民經(jīng)濟各行業(yè)的發(fā)展及其經(jīng)濟性，還關(guān)系到電力工業(yè)本身投資使用的合理性與能源資源利用的經(jīng)濟性，是電網(wǎng)安全可靠和經(jīng)濟運行的重要保證，是電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提。電力工業(yè)的發(fā)展速度極其經(jīng)濟合理不僅關(guān)系到電力工業(yè)本身能源利用和投資使用的經(jīng)濟效益和社會效益，同時也將對國民經(jīng)濟及其他行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。正確合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃實施后可以最大限度的節(jié)約國家的基建投資，促進國民經(jīng)濟其他行業(yè)的健康發(fā)展，對提高其他行業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，其重要性不可估量，由此可見電力系統(tǒng)規(guī)劃具有重要意義。本文利用電力規(guī)劃設(shè)計一般原理，以Garver6節(jié)點系統(tǒng)電網(wǎng)電氣接線設(shè)計為研究對象，通過對接線方案的全面對比，確定最優(yōu)接線方案，主變的選擇，設(shè)備的選擇與校驗等，樹立統(tǒng)籌兼顧、綜合平衡、整體優(yōu)化的觀點，培養(yǎng)從技術(shù)、經(jīng)濟諸多方面分析和解決實際工程問題的能力。關(guān)鍵詞：變電站，主接線，電氣設(shè)備，潮流計算，短路電流，動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，無功補償1電力網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計的根本任務(wù)是，在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。1.1原始資料分析(1)原始網(wǎng)架結(jié)構(gòu)Garver-6節(jié)點系統(tǒng)的原始網(wǎng)是一個5節(jié)點系統(tǒng)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和各節(jié)點功率如圖F1.1。未來的電源配置和負荷數(shù)據(jù)如圖F1.2。由圖F1.2可知，6號節(jié)點是一孤立節(jié)點。圖F1.1 原始網(wǎng)絡(luò)圖圖F1.2 具有未來負荷和裝機的原始網(wǎng)絡(luò)圖(2)電廠、系統(tǒng)及各變電所之間的距離L1-2=40km L1-3=38km L1-4=60km L1-5=20km L1-6=68kmL2-3=20km L2-4=40km L2-5=31km L2-6=30km L3-4=59kmL3-5=20km L3-6=48km L4-5=63km L4-6=30km L5-6=61km(3)電壓等級的確認各電壓等級線路合理輸送容量及輸送距離如下：線路額定電壓(kV)輸送容量(MW)輸送距離(km)0.380.4688 MW，滿足要求。4、備用容量備用容量的種類，按其所處的狀態(tài)劃分，又可分為熱備用和冷備用。(1) 熱備用。又稱旋轉(zhuǎn)備用，指運轉(zhuǎn)中的機組可發(fā)最大功率與最大負荷的差額，其表現(xiàn)為部分機組空載或欠載運行的容量之和。(2) 冷備用。屬于等待調(diào)用未運轉(zhuǎn)的機組可發(fā)容量。在發(fā)展規(guī)劃設(shè)計中,主要考慮冷備用問題。電力系統(tǒng)的備用率為：式中 K電力系統(tǒng)的備用率；Ny電力系統(tǒng)的裝機容量；Pm電力系統(tǒng)的最大負荷。其中備用率 K 的大小確定與系統(tǒng)規(guī)模,用電結(jié)構(gòu),電壓等級等因素有關(guān)。就性質(zhì)來說，備用容量是一種儲備容量或等待調(diào)用容量，它與系統(tǒng)的正常工作容量一起組成了系統(tǒng)的需要容量。系統(tǒng)的工作容量主要與系統(tǒng)的需要負荷大小相適應(yīng)，而備用容量則是為了滿足系統(tǒng)在發(fā)生異常情況下的補償容量，諸如設(shè)備故障、枯水季節(jié)、負荷波動及預(yù)測誤差等現(xiàn)象發(fā)生時所設(shè)置的容量。廣義上講，電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都涉及備用容量問題，但在電力電量平衡分析中，主要是研究確定發(fā)電環(huán)節(jié)的備用容量問題。電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定系統(tǒng)的總備用容量不得低于系統(tǒng)最大發(fā)電負荷的20%。本設(shè)計中，Ny1110，Pm640 MW，K=20%，滿足備用容量要求1.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接線方案對比(1)電力網(wǎng)絡(luò)可靠性分析安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主線最基本的要求。停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更加嚴重，在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，故障停電的經(jīng)濟損失是實時電價的數(shù)十倍，乃至上百倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢、城市生活混亂等經(jīng)濟損失和社會影響更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。網(wǎng)絡(luò)接線應(yīng)保證在正常運行情況下,每個負荷至少有兩個及以上電源對其供電；斷路器自身故障率、線路影響等造成斷路器故障。(2)電力網(wǎng)絡(luò)的靈活性分析 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面。第一，操作的方便性。電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本要求條件下，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，不致在操作過程中出差錯。第二，調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式。并且在發(fā)生故障時，要能盡快的切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多的影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。第三，擴建的方便性。對將來要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴建的方便性。(3)電力網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟性分析在設(shè)計主接線時，主要矛盾主要往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間，通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾個方面考慮。第一，節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。第二，占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)藥土地的條件，盡可能使占地面積少；同時注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。第三，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(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的形式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次電壓而增加電能的損耗。(4)方案的確定為實現(xiàn)建設(shè)項目決策的科學(xué)化，避免投資失誤，提高經(jīng)濟效益，方案比較是必不可少的。在項目可行性研究過程中，根據(jù)實際情況提出各種可能的方案，進行比較和篩選。本設(shè)計將舉兩種方案進行對比。擴建前garver系統(tǒng)為5節(jié)點，整個網(wǎng)絡(luò)也是采用的110kV輸電線路，整個系統(tǒng)潮流如下：要將6號節(jié)點與5節(jié)點系統(tǒng)其聯(lián)系起來，組成一個garver-6節(jié)點系統(tǒng)。由原始數(shù)據(jù)可知，新增6號節(jié)點最大出力600MW，2號節(jié)點和4號節(jié)點負荷較大， 6號節(jié)點距離他們的距離較近，都為30km，擴建時6號節(jié)點優(yōu)先保證他們負荷需要，首先向他們供電，又由于110kV線路輸送容量的限制，所以6號節(jié)點先向2號和4號都擴建2回線路，再根據(jù)潮流計算結(jié)果決定是否擴建其他線路。擴建了6-2，6-4兩回后的潮流結(jié)果如下：由潮流計算結(jié)果可知，3號母線的3-5,2-3線路和6號母線的2-6,4-6線路現(xiàn)有線路輸送功率超過該線路允許的輸送功率，所以要擴建線路，具體幾回線看具體容量決定。方案一：在支路3-5上擴建一回、支路2-3 上擴建一回，支路2-6，4-6上擴建一回。下圖為方案一的擴建接線圖方案二：方案一：在支路3-5上擴建兩回、支路2-3 上擴建一回，支路2-6，4-6上擴建一回。 下圖為方案二的擴建接線圖擴建線路走廊的長度和斷路器個數(shù)：方案一：總長度L1=20+20+230+20+230=180 km斷路器個數(shù)：14臺方案二：總長度L2=220+20+230+230=180 km斷路器個數(shù)：14臺1、對方案進行初步潮流計算將所設(shè)計的方案用電力系統(tǒng)分析軟件psasp進行初步潮流計算，從而得出每條線路上的潮流分布及母線電壓大小，從而進行分析比較。方案一潮流計算結(jié)果方案二潮流計算結(jié)果對方案一、二進行初步潮流計算結(jié)果比較如表 1所示。初步潮流（一回線）方案 1方案 2線路3-596-j370-j2線路2-667-j2368-j23線路4-673+j2570+j25線路2-364-j255-j線路1-529-j1138-j15表 1 初步潮流計算結(jié)果所以方案一、方案二的擴建方案在可行性上都是可行的，基本上可以滿足要求。2、對方案進行初步網(wǎng)損計算用電力系統(tǒng)分析軟件psasp進行初步網(wǎng)損計算，網(wǎng)損結(jié)果如下表2：總有功供電總有功負荷總有功 損耗線路總有功損耗總無功供電總無功負荷總無功損耗線路總無功損耗線損率（有功）方案一79.67763.673.6723.68-11.9015.580.046方案二79.28763.293.2873.59-10.35013.950.041表2 每小時初步網(wǎng)損計算結(jié)果（有功電量：萬kWh 無功電量：萬kVarh ）3、電網(wǎng)接線方案的詳細比較最大損耗小時數(shù)為3000小時/年，發(fā)電成本取0.05元/度，維護費用取設(shè)備總投資的5% 。方案一電力網(wǎng)電能損耗：A1=3.6723000=11010萬kWh線路和變電站的一次投資：K1=50180=9000萬電力網(wǎng)的年運行費：C1=A1+K1%=110100.05+90005%=1000.5萬方案二電力網(wǎng)電能損耗：A2=3.2873000=9861萬kWh線路和變電站的一次投資：K2=50180=9000萬電力網(wǎng)的年運行費：C2=A2+K2%=98610.05+90005%=943.05萬C1C2 ，方案二的經(jīng)濟性比方案一好。綜上所述，對兩個方案的初步比較結(jié)果如表3表 3 方案技術(shù)初步比較方案可靠性靈活性經(jīng)濟性1優(yōu)優(yōu)一般2優(yōu)優(yōu)優(yōu)比較可知，方案二為最佳方案，故選為本設(shè)計的最終方案。對其電壓校驗為下。對方案一的潮流計算結(jié)果如下：可知電壓等級選擇110kV滿足要求。2主變壓器選擇2.1變壓器容量和臺數(shù)的確定原則主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的設(shè)置。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資、增大投資面積，而且也增加了運行電能損耗。如果容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出或者滿足不了變電站的負荷需要。這在技術(shù)上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設(shè)備投資遠大于每千瓦變電設(shè)備的投資。為此，在選擇主變壓器時，應(yīng)遵循以下基本原則。1、具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量應(yīng)考慮以下因素。(1) 當(dāng)發(fā)電機全部投入運行時，在滿足發(fā)電機電壓供電的日最小負荷，并扣除廠用負荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。(2) 當(dāng)接在發(fā)電機電壓母線上的最大一臺機組檢修或者應(yīng)供熱機組熱負荷變動而需限制本廠輸出功率時，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。(3) 若發(fā)電機電壓母線上接有2臺或以上的主變壓器時，當(dāng)其中容量最大的一臺因故退出運行時，其他主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。具有發(fā)電機電壓母線的發(fā)電廠，在發(fā)電機電壓母線上通常都是接入60MW及以下的中、小型熱電機組，按照“以熱定電”的方式運行，堅持自發(fā)自用原則，嚴格限制上網(wǎng)電量。為確保對發(fā)電機電壓上的負荷供電可靠性，接入發(fā)電機電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于2臺，其總?cè)萘砍凉M足上述幾點要求外，還應(yīng)當(dāng)考慮到不少于5年負荷的逐年發(fā)展。2、變電站主變壓器變電站主變壓器容量一般應(yīng)按510年規(guī)劃負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合確定其容量。對重要變電站，需考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負荷的供電；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負荷的70%80% 。對于樞紐變電站中、低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以設(shè)置兩臺主變壓器為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站可設(shè)3臺主變壓器，以提高供電可靠性。2.2變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則(1) 相數(shù)容量為300MW及以下機組單元接線的變壓器和330kv及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。(2) 繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。在一發(fā)電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于3臺，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復(fù)雜和困難。(3) 繞組聯(lián)結(jié)組號變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)組號必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組聯(lián)結(jié)方式有星形“Y”和三角形“d”兩種。在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列以要求限制3次諧波對電源等因素。根據(jù)以上原則，主變一般是Y，D11常規(guī)接線。(4) 調(diào)壓方式為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過主變的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)。從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓。另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓。通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓。因為可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁來實現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓，對于220kv及以上的降壓變壓器也僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時使用，一般均采用無激磁調(diào)壓，分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。(5) 冷卻方式電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強迫風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。2.3計算及選型對于新增的6號節(jié)點雖然現(xiàn)在發(fā)電機的出力只有283MW，但其額定功率為600 MW，考慮到未來時間內(nèi)負荷增長情況，發(fā)電機的出力還會增加，但考慮到大容量變壓器容量的規(guī)格問題，及發(fā)電機的規(guī)格是2臺240 MW,1臺120 MW的，故在6號節(jié)點處設(shè)置5臺主變壓器，每臺主變?nèi)萘繛?50MW,2臺變壓器并聯(lián)。參照電氣設(shè)備手冊 上冊312頁續(xù)表4-32關(guān)于變壓器的選型，可知道所選的主變型號為SFP7-150000/110型油浸式電力變壓器，其參數(shù)如下：容量150000 kVA，高壓側(cè)110,12122.5%kv，低壓側(cè)13.8kv，連接組標號YN,d11，短路損耗547KW，空載損耗107 KW，空載電流0.6%，阻抗電壓13.0%。對于其余節(jié)點由于沒有給定出線和電壓等級，所以在這里不予考慮。下面的關(guān)于其他設(shè)備的選型也都是只以6號節(jié)點為例進行說明，以此來掌握熟悉整個規(guī)劃過程。3電氣主接線設(shè)計主接線的基本接線形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種接線形式，以電源和出線為主體。由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，在進出線較多時（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。單母線接線優(yōu)點：接線簡單，操作方便，設(shè)備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全廠（站）長期停電；調(diào)度部方便，電源只能并聯(lián)運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。這種接線方式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。單母線分段接線優(yōu)點: 母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個供電電源；一段母線故障時(或檢修)，僅停故障(或檢修)段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。缺點:當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，接在該段母線上的電源和出線,在檢修期間必須全部停電；任一回路的斷路器檢修時，該回路必須停止工作。該接線適用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置，110220kV配電裝置出線34回。雙母線接線優(yōu)點：供電可靠，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(fù)供電；調(diào)度靈活；擴建方便。缺點：接線復(fù)雜，設(shè)備多，母線故障有短時停電。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于以下情況：進出線回路數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的610kV配電裝置；110kV出線數(shù)為6回及以上時。因為6號節(jié)點擴建的出線有6回，是重要的樞紐節(jié)點，且考慮到未來擴建的需要，故采用雙母線接線方案，提高供電可靠性。4短路電流計算短路是系統(tǒng)常見的嚴重故障。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之間或地與相之間的短接。供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運行時阻抗小很多，短路電流通常超過正常工作電流幾十倍直至數(shù)百倍以上，它會帶來嚴重后果。工業(yè)與民用建筑中正常的生產(chǎn)經(jīng)營辦公等活動以及人民的正常生活，都要求供電系統(tǒng)保證持續(xù)安全可靠地運行。但是由于各種原因，包括設(shè)備原因、自然原因、人為原因等造成短路事故，系統(tǒng)會經(jīng)常出現(xiàn)故障，使正常運行狀態(tài)遭到破壞。計算短路電流的目的主要是為了選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評價確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流措施；為繼電保護設(shè)計與調(diào)試提供依據(jù)；分析計算送電線路對通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的影響等。在電力系統(tǒng)設(shè)計中，短路電流的計算應(yīng)按遠景規(guī)劃水平年來考慮，遠景規(guī)劃水平年一般取工程建成后510年中的某一年。計算內(nèi)容為系統(tǒng)在最大運行方式時，個別樞紐點的三相短路電流。4.1短路電流計算的目的1）電氣主接線比選短路電流計算可為不同方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，并為確定是否采取限制短路電流措施等提供依據(jù)。2）選擇導(dǎo)體和電器如選擇斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、互感器等。其中包括計算三相短路沖擊電流、沖擊電流有效值以校驗電氣設(shè)備動力穩(wěn)定，計算三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用以校驗電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性，計算三相短路容量以校驗短路器的遮斷能力等。3）選擇繼電保護裝置和整定計算在考慮正確、合理地裝置保護裝置，在檢驗保護裝置靈敏度時，不僅要計算短路故障支路內(nèi)的三相短路電流值，還需知道其他支路短路電流分布情況；不僅要算出最大運行方式下電路可能出現(xiàn)的最大短路電流值，還應(yīng)計算最小運行方式下可能出現(xiàn)的最小短路電流值；不僅要計算三相短路電流而且也要計算兩相短路電流或根據(jù)需要計算單相接地電流等。4.2各種情況下基于psasp下的短路電流計算基準值的選取：短路電流的計算通常采用標幺值進行近似計算，通常取基準容量100MVA，基準電壓UB為其平均額定電壓，其余基準值列表如下：額定電壓（kV）基準電壓（kV）基準電流（kA）基準阻抗（）1101150.502132.2513.814.53.982.13號節(jié)點110kV出線短路電流計算用電力系統(tǒng)分析軟件psasp7.0進行基于潮流的短路計算，母線3處母線出線短路情況下，計算結(jié)果如下圖：線路AC-13，對其中任意一條短路而言，考慮到距離保護可靠系數(shù)Krel 一般取0.80.85，所以取線路全長的85%處短路計算短路電流。當(dāng)線路AC-13短路點距離5號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：當(dāng)線路AC-13距離3號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：所以短路電流Id1*取6.173，即Id1*=6.173,Id1= Id1*IB=6.1730.502=3.099kA短路沖擊電流最大值ish1=kshId1=1.4141.83.099=7.887kA短路電流有效值Ish1=1.52Id1=1.523.099=4.71kA線路AC-12，對其中任意一條短路而言，考慮到距離保護可靠系數(shù)Krel 一般取0.80.85，所以取線路全長的85%處短路計算短路電流。當(dāng)線路AC-12短路點距離2號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：當(dāng)線路AC-12短路點距離3號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：所以短路電流Id2*取7.120，即Id2*=7.120,Id2= Id2*IB=7.1200.502=3.57(kA)短路沖擊電流最大值ish2=kshId2=1.4141.83.57=9.10kA短路電流有效值Ish2=1.52Id2=1.523.57=5.426kA6號節(jié)點母線短路電流計算用電力系統(tǒng)分析軟件psasp7.0進行基于潮流的短路計算，母線6處母線短路情況下，計算結(jié)果如下圖：所以短路電流周期分量有效值Id的標幺值Id*=14.457Id= Id*IB=14.4570.502=7.257kA短路沖擊電流最大值ish=kshId=1.4141.87.257=14.89kA短路電流有效值Ish=1.52Id=1.527.257=11.03kA6號節(jié)點110kV出線短路電流計算線路AC-9，對其中任意一條短路而言，考慮到距離保護可靠系數(shù)Krel 一般取0.80.85，所以取線路全長的85%處短路計算短路電流。當(dāng)線路AC-9短路點距離6號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：當(dāng)線路AC-9距離2號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：所以短路電流Id1*取9.474，即Id1*=9.457,Id1= Id1*IB=9.4570.502=4.75kA短路沖擊電流最大值ish1=kshId1=1.4141.84.75=12.08kA短路電流有效值Ish1=1.52Id1=1.524.75=7.22kA線路AC-10，對其中任意一條短路而言，考慮到距離保護可靠系數(shù)Krel 一般取0.80.85，所以取線路全長的85%處短路計算短路電流。當(dāng)線路AC-10短路點距離6號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：當(dāng)線路AC-10短路點距離4號節(jié)點為全長的85%時，短路結(jié)果如下：所以短路電流Id2*取8.463，即Id2*=8.463,Id2= Id2*IB=8.4630.502=4.248 kA短路沖擊電流最大值ish2=kshId2=1.4141.84.248=10.813kA短路電流有效值Ish2=1.52Id2=1.524.248=6.46kA對變壓器低壓側(cè)母線短路計算如下：對7號母線短路計算對8號母線短路計算對9號母線短路計算所以對取Id3*=12.471，Id3= Id3*IB1=12.4713.98=49.63kA短路沖擊電流最大值ish3=kshId3=1.4141.849.63=126.33kA短路電流有效值Ish3=1.52Id3=1.5249.63=75.4376kA5導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇與校驗5.1導(dǎo)體的選擇與校驗硬導(dǎo)體截面常用的有矩形、槽形和管形。單條矩形導(dǎo)體截面最大不超過1250，以減小集膚效應(yīng)，使用大于電流時，可將24條矩形導(dǎo)體并列使用，矩形導(dǎo)體一般只用于35KV及以下電流在4000A及以下的配電裝置中；槽形導(dǎo)體機械強度好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小，一般用于40008000A的配電中；管形導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)小、機械強度高，用于8000A以上的大電流母線或要求電暈放電電壓高的110kV及以上的配電裝置中。矩形導(dǎo)體的散熱和機械強度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)。三相系統(tǒng)平行布置時，若矩形導(dǎo)體的長邊垂直布置（豎放）方式，散熱較好，載流量大，但機械強度較低；若矩形導(dǎo)體的長邊呈水平布置（平放），則與前者相反。因此，導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量大?。欢搪冯娏魉胶团潆娧b置的具體情況而定。一般要求:1）裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)下列技術(shù)條件進行選擇和校驗: (1)工作電流 (2)動穩(wěn)定和機械強度 (3)熱穩(wěn)定2）裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗: (1)環(huán)境溫度 (2)日照 (3)風(fēng)速 (4)海拔高度導(dǎo)線的選擇在選擇導(dǎo)線時，為了減少投資而減小導(dǎo)線截面會使損耗增大，反之為了減少損耗而增大截面又會使投資增大。本文根據(jù)經(jīng)濟電流密度來選擇導(dǎo)線截面。經(jīng)濟電流密度就是從中找出一個年費用最小的截面。對于不同種類的導(dǎo)體，不同的最大負荷利用小時數(shù)。會有不同的最為恰當(dāng)?shù)哪曩M用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟電流密度J?，F(xiàn)行的經(jīng)濟電流密度標準見表導(dǎo)線材料年最大負荷利用時間/h5000鋁線1.651.150.90銅線3.002.251.75表 導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度(A)預(yù)計通過該線的負荷達到100MW，Tmax=4500h,選鋁線。導(dǎo)線截面積S=264.24mm2,取300 mm2，故選取導(dǎo)線型號為LGJ-300。導(dǎo)線LGJ-300載流量I=503A載流量校驗：輸電線電流如下：校驗線路3-5段(交流線AC-13，AC-14)：I=372.8A503A，校驗線路3-2段(交流線AC_12)：I=288.9A503A校驗線路6-2段(交流線AC_6 ，AC_9)：I=382.1A503A，校驗線路6-4段(交流線AC_7 ，AC_10)：I=392.9A Ig.max，所選母線滿足條件。熱穩(wěn)定校驗正常運行時導(dǎo)體的溫度為Q正常=Q+(QalQ)=23+（7023）=56.39查表得：C=90.5導(dǎo)線的短路電流熱效應(yīng)為：Qk=7.798（2+0.05）=124.66kAS則滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面積為：Smin=0.165mmSmin=0.165mmc ，式中，al為母線材料的最大允許應(yīng)力，硬鋁目線al=140Mpa； 為母線通過時所受到的最大計算應(yīng)力，而c=19.1106Pac=19.1106Pa140106pa=al故該母線動穩(wěn)定校驗成功所以對于擴建的110kV線路5-3,3-2,6-2、6-4線路傳輸線選用的型號為LGJ-300，110kV母線所選型號為LMY-2(12010)鋁形導(dǎo)體。5.2斷路器選擇與校驗高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。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(shè)備。本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，即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(shè)備的運行和檢修。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：在合閘運行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。應(yīng)有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。選擇條件：(1)電壓：UgUN(2)電流：Ig.maxIN(3)開斷電流：IptInbrIpt：t秒的短路電流周期分量Inbr：斷路器的額定開斷電流(4)動穩(wěn)定：ishimaxish：短路沖擊電流imax：短路極限電流峰值(5)熱穩(wěn)定：短路電流，：短路電流發(fā)熱等值時間：斷路器t秒熱穩(wěn)定電流6號母線110kV側(cè)斷路器：工作電流：Ig=2.756kA短路電流周期分量有效值Id的標幺值Id*=14.457(見上圖母線6短路計算圖)Id= Id*IB=14.4570.502=7.257kA短路沖擊電流最大值ish=kshId=1.4141.87.257=14.89kA短路電流有效值Ish=1.52Id=1.527.257=11.03KA故選用SF6斷路器LW6(FAI)-110額定電流3150A，額定短路開斷電流（有效值）40kA，額定短路關(guān)合電流(峰值)100 kA,3s額定短時耐受電流(有效值)40 kA，額定峰值耐受電流(峰值)100 kA斷路器校驗(1)電壓：UN=110kV(2)電流：Ig.max=2756AIN(3)開斷電流：Ipt=2756AInbr=40kA(4)動穩(wěn)定：ish=11.14kAimax=100kA(5)熱穩(wěn)定：= Id =7.329(kA)，=tnp+tptp一般取tk=1.5s，查周期分量等值時間曲線tp=1.2s=7.32921.2=64.464023，熱穩(wěn)定成功6號母線出線處斷路器：正常運行時輸電線電流如下表交流線名稱I側(cè)電流(A)J側(cè)電流(A)線路3-5（AC_4,13,14）372.8372.8線路3-2（AC_5,12）288.9209.6A線路6-2（AC_6,9）382.1382.1線路6-4（AC_7,10）392.9392.9當(dāng)線路6-2和6-4中出現(xiàn)短路時，兩者情況比較如下線路3-5(KA)線路3-2(KA)線路6-2(KA)線路6-4(KA)工作電流0.37280.28890.38210.3929穩(wěn)定短路電流3.099kA3.57kA4.754.248短路沖擊電流有效值4.71kA5.426kA7.226.46短路沖擊電流最大值7.887kA9.10kA12.0810.813由上表可知同類數(shù)據(jù)比較相差不大，故可以選擇同一選擇型號的斷路器，這樣維護更方便。查詢電氣設(shè)備手冊 上冊關(guān)于斷路器部分，可知所選斷路器為SW3110/1000，額定電流1000A，開斷電流15.8kA,極限通過電流41kA，熱穩(wěn)定電流15.8kA。.校驗如同上述方法發(fā)電機母線側(cè)斷路器：工作電流：Ig2=4.57 kAId3*=12.471(由上圖發(fā)電機側(cè)母線短路計算圖可知)Id3= Id3*IB1=12.4713.98=49.63kA短路沖擊電流最大值ish3=kshId3=1.4141.849.63=126.33kA短路電流有效值Ish3=1.52Id3=1.5249.63=75.4376kA故選用斷路器為 ZN15/T6300-80型真空斷路器，額定電壓為15kV，額定電流6300A，額定短路開斷電流80kA。校驗如同上述方法。5.3隔離開關(guān)的選擇與校驗隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，是變電站中常用的電器，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荷電流和短路電流。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(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。隔離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。選擇條件：(1)電壓：UgUN(2)電流：Ig.maxIN(3)動穩(wěn)定：ishimaxish：短路沖擊電流imax：短路極限電流峰值(4)熱穩(wěn)定：短路電流，：短路電流發(fā)熱等值時間：隔離開關(guān)t秒熱穩(wěn)定電流6號母線110kV側(cè)隔離開關(guān):工作電流：Ig=2.756(kA)短路沖擊電流最大值ish=kshId=1.4141.87.257=14.89kA故所選隔離開關(guān)為GW4-110額定電流3150A，4s熱穩(wěn)定電流（有效值）31.5kA，熱穩(wěn)定電流（峰值）125 kA。隔離開關(guān)校驗(1) UN=110kV，滿足UgUN(2) 匯流母線按正常工作最大電流Ig.max=2.756kA IN=3150A(3)動穩(wěn)定：ish =14.89kA imax=125kA(4)熱穩(wěn)定：=7.257kA，=tnp+tptp，一般取tk=1.5s查周期分量等值時間曲線tp=1.2s，則=7.32921.2=7331.524，滿足要求。6和3號母線出線處隔離開關(guān)：6號和3號母線出線工作電流相差不大故去：Ig1=392.9A，6號和3號母線出線短路沖擊電流最大值相差不大故去：ish1=12.08kA故所選隔離開關(guān)為GW5-110，額定電流630A，4s額定熱穩(wěn)定電流（有效值）20kA，額定動穩(wěn)定電流（峰值）50kA，校驗如上所示。5.4互感器的選擇互感器（包括電流互感器TA 和電壓互感器TV）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)備的正常運行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔檬牵簩⒁淮位芈返母唠妷汉痛箅娏髯?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷海?00V，V）和小電流(5A 或1A)，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)小巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。電流互感器的選擇，在110kV母線上安裝的電流互感器為LVBQ-110W2，額定二次電流為5A，額定3s短時熱電流63kA，額定動穩(wěn)定電流160kA，110kV母線出線處安裝的電流互感器為LB6-110，額定電流比為21505A，額定短時熱電流為15.831.6kA，額定動穩(wěn)定電流為4080kA。電壓互感器的選擇，在110kV母線上安裝的電壓互感器為JDC7-110W，額定一次電壓kV，額定二次電壓 V。6無功補償電力系統(tǒng)的無功功率平衡是系統(tǒng)電壓質(zhì)量的根本保證。在電力系統(tǒng)中,整個系統(tǒng)的自然無功負荷總大于原有的無功電源,因此必須進行無功補償。合理的無功補償和有效的電壓控制,不僅可保證電壓質(zhì)量,而且將提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。無功補償設(shè)備包括系統(tǒng)中的并聯(lián)電容器、串聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、同步調(diào)相機和靜止型動態(tài)無功補償裝置等。6.1補償裝置的確定1）同步調(diào)相機：同步調(diào)相機在額定電壓5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸收感性的無功功率起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機，能根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機的造價高，損耗大，維修麻煩，施工期長。2）串聯(lián)電容補償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定度。但對負荷功率因數(shù)高（oy0.95）或?qū)Ь€截面小的線路，由于PR/V分量的比重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。故串聯(lián)電容器調(diào)壓一般用在供電電壓為35KV或10KV，負荷波動大而頻繁，功率因數(shù)又很低的配電線路上。3）靜止補償器補償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器，與同步調(diào)機相相比較，運行維護簡單，功率 損耗小，但相對串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補償裝置，其造價高維護較復(fù)雜。4）并聯(lián)電容器補償裝置：并聯(lián)電容器是無功負荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點不受自然條件限制，運行簡便可靠等優(yōu)點，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容