kv變電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

330kv變電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[摘要]變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，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。我國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《漢源變電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。在設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，著重對(duì)變電站的電氣一次部分和二次部分進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。通過方案設(shè)計(jì)，方案可行性對(duì)比等方面進(jìn)行論證，力求電氣主接線簡(jiǎn)潔，配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)?；诖?，從主接線形式確定、主變壓器選擇、電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)配置等方面提出了新的設(shè)計(jì)思路，盡力維持電力系統(tǒng)的高效、經(jīng)濟(jì)及安全目標(biāo)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)漢源330kV變電站的特點(diǎn)，以電氣設(shè)計(jì)部分為核心，通過分析擬建變電站的進(jìn)出線方向和負(fù)荷等原始資料，從可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，確定了電氣主接線方式。主要從主變壓器的容量、數(shù)量的確定，負(fù)荷分析及計(jì)算，進(jìn)行適量的無功補(bǔ)償，以及短路電流的計(jì)算和變電所主要電氣設(shè)備的選擇（包括斷路器，隔離開關(guān)，互感器等），繼電保護(hù)的配置以及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)等方面闡述了330kV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟，并在選擇時(shí)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行了必要的計(jì)算和校驗(yàn)。同時(shí)，針對(duì)本次設(shè)計(jì)，完成相應(yīng)圖紙的繪制。[關(guān)鍵字]變電站；主變壓器；電氣主接線；電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。[Abstract]Powersystemsubstationisanimportantcomponentoftheelectricpowersystem,thesubstationisthefocalpointoftransmissionanddistributionsubstationcandirectlyaffectthesafetyandstableoperationofpowersystemsafeandstableoperation.China'spowerindustry'stechnologicallevelandmanagementlevelisgraduallyimproving，thedesignofthesubstationhasputforwardhigherrequirements.Thegraduationprojectisentitled"TheDesignofHanyuanTransformerSubstationElectricalParts."Inthedesignprocess,accordingtotheoverallpowersystemsubstationshouldstart,focusingononepartoftheelectricalsubstationandthesecondpartofthescientificplanninganddesign.Throughtheprojectdesign,aspectsandsoonplanfeasibilitycontrastcarryontheproof,makeseveryefforttheelectricalmainwiringtobesuccinct,thedispositionandtheelectricalnetworkstructureadaptprotectivesystem.Basedonthis,fromthemainwiringformdeterminedthatthemaintransformerchoice,aspectsandsoonelectricalequipmentchoiceandrelayprotectiondispositionproposedthenewdesignmentality,maintainstheelectricalpowersystemwitheveryefforthighlyeffective,theeconomyandthesecuritygoal.Thisgraduationprojectinviewofthe330kVtransformersubstation'scharacteristic,taketheelectricaldesignpartasacore,plansthroughtheanalysistoconstructthetransformersubstationtoenterthegoingbeyondalinedirectionandtheloadandsoonfirsthandinformation,fromaspectsandsoonreliability,security,efficiencyconsidered,hasdeterminedtheelectricalmainwiringway.Mainlyfrommaintransformer'scapacity,quantitydetermination,theloadanalyzesandcalculates,carriesontherightamountidleworkcompensation,aswellasshort-circuitcurrent'scomputationandthetransformersubstationmainelectricalequipment'schoice(includingcircuitbreaker,isolator,mutualinductorandsoon),relayprotectiondispositionaswellasanti-radarprotection'saspectsandsoondesignelaborated330kVtransformersubstationelectricitypartdesignmentality,designprocedure,andwhenchoicehascarriedontheessentialcomputationandtheverificationtotheelectricalequipment.Atthesametime,inviewofthisdesign,completesthecorrespondingblueprinttheplan.[Keywords]Substation；Maintransformer；Electricalmainwiring；Electricalpowersystemrelayprotection.引言 11主變壓器的選擇 21.1主變壓器選擇的一般原則 21.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 21.1.2主變壓器容量的選擇 21.2主變壓器型式選擇 31.2.1主變壓器相數(shù)的選擇 31.2.2繞組數(shù)的選擇 31.2.3繞組連接方式的選擇 41.2.4主變調(diào)壓方式的選擇 41.2.5容量比的選擇 51.2.6主變壓器冷卻方式的選擇 51.3主變壓器的選擇結(jié)果 51.4變電站站用變選擇 51.4.1站用變的選擇 61.4.2站用電接線圖 62電氣主接線 72.1電氣主接線概述 7電氣主接線的基本要求 72.1.2主接線設(shè)計(jì)的原則 82.2主接線的基本接線方式選擇 82.2.1單母線接線及單母線分段接線 92.2.2雙母線接線及雙母線分段接線 102.2.3帶旁路母線的單母線和雙母線接線 112.2.4一臺(tái)半斷路器雙母線接線 122.2.5橋形接線 132.3主接線方案的比較選擇 132.4電氣主接線設(shè)計(jì)圖 143短路電流的計(jì)算 153.1概述 153.2短路電流計(jì)算相關(guān)內(nèi)容 153.2.1短路電流計(jì)算的目的 153.2.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 163.2.3短路計(jì)算的基本假設(shè) 163.2.4短路電流計(jì)算的步驟 173.3變壓器電抗標(biāo)幺值計(jì)算 173.3.1變壓器參數(shù)的計(jì)算 183.3.2主變壓器參數(shù)計(jì)算 183.4短路點(diǎn)的短路計(jì)算 19k(1)點(diǎn)短路計(jì)算 193.4.2k(2)點(diǎn)短路計(jì)算 213.4.3k(3)點(diǎn)短路計(jì)算 224電氣設(shè)備的選擇 244.1概述 244.1.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 244.1.2電氣設(shè)備選擇的有關(guān)規(guī)定 244.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 254.2.1按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 254.2.2按短路條件校驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 264.3斷路器的選擇 274.3.1330kV側(cè)斷路器的選擇 274.3.2110kV側(cè)斷路器的選擇 294.3.335kV側(cè)斷路器的選擇 304.4隔離開關(guān)的選擇 324.4.1330kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇 324.4.2110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇 334.4.335kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇 344.5電流互感器的選擇 354.5.1電流互感器配置 354.5.2電流互感器的特點(diǎn) 364.6電流互感器的選擇及校驗(yàn) 364.6.1330kV側(cè)電流互感器的選擇 374.6.2110kV側(cè)電流互感器的選擇 384.6.335kV側(cè)電流互感器的選擇 404.7電壓互感器的選擇 41電壓互感器的特點(diǎn) 41電壓互感器的配置 424.7.3電壓互感器的選擇及校驗(yàn) 424.7.4330kV側(cè)電壓互感器的選擇 434.7.5110kV側(cè)電壓互感器的選擇 434.7.635kV側(cè)母線電壓互感器的選擇 444.8支柱絕緣子及穿墻套管的選擇 444.8.1絕緣子的選擇 454.8.2穿墻套管的選擇 455母線的選擇與校驗(yàn) 465.1概述 465.1.1母線的分類及特點(diǎn) 465.1.2母線截面的選擇 475.2母線選擇與校驗(yàn) 485.2.1母線校驗(yàn)的一般條件 485.2.2330kV側(cè)母線選擇 485.2.3110kV母線的選擇 505.2.435kV側(cè)母線的選擇 526防雷及接地裝置設(shè)計(jì) 546.1防雷設(shè)計(jì) 546.1.1防雷設(shè)計(jì)原則 546.1.2防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 546.2避雷器的選擇 566.2.1330kV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn) 566.2.2110kV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn) 576.2.335kV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn) 586.3避雷針的配置 596.3.1避雷針的配置原則 596.3.2避雷針位置的確定 606.4接地設(shè)計(jì) 606.4.1接地設(shè)計(jì)的原則 606.4.2接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析 617繼電保護(hù)配置 627.1變壓器的保護(hù)配置 627.2線路保護(hù)配置 647.2.1330kV線路保護(hù) 647.2.2110kV線路保護(hù) 647.2.335kV線路保護(hù) 647.3母線保護(hù) 657.4斷路器保護(hù) 66斷路器保護(hù)配置類型 667.4.2失靈保護(hù) 667.4.3三相不一致保護(hù) 678無功補(bǔ)償配置 698.1補(bǔ)償裝置的分類及與電力系統(tǒng)的連接 698.2設(shè)置補(bǔ)償裝置應(yīng)考慮的主要因素 70串補(bǔ)裝置 70超高壓并聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗補(bǔ)償裝置 70調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置和靜補(bǔ)裝置 718.3補(bǔ)償設(shè)備的選擇 719.配電裝置的布置 729.1概述 729.1.1配電裝置特點(diǎn) 729.1.2配電裝置類型及應(yīng)用 729.2配電裝置的確定 739.3電氣總平面布置 75電氣總平面布置的要求 75電氣總平面布置 75總結(jié) 77致謝 78參考文獻(xiàn) 79附錄 80電氣主接線圖 80英文資料 81中文翻譯 85引言隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電能在人們的日常生活中扮演者重要的角色。同時(shí)，人們對(duì)電能供應(yīng)的要求越來越高，特別是供電的可靠性、持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。這些要求往往取決于變電站的合理設(shè)計(jì)和配置。變電站運(yùn)行要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。鑒于這幾方面的考因素，設(shè)計(jì)一座符合電力系統(tǒng)整體規(guī)劃的變電站就顯得尤為重要。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)的提高，綜合自動(dòng)化水平的需求，使變電所設(shè)計(jì)問題變得越來越復(fù)雜。隨著我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工作的開展，對(duì)變電所設(shè)計(jì)也提出了更高、更新的要求。變電所可根據(jù)電壓等級(jí)、升壓或降壓及在電力系統(tǒng)中的地位分類。根據(jù)在電力系統(tǒng)中的地位可分為樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所、終端變電所。本次設(shè)計(jì)的變電站屬于地區(qū)變電站。結(jié)合電力系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，通過變電站電氣部分設(shè)計(jì)讓我對(duì)變電站有了一個(gè)整體的了解。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括有以下任務(wù)：1、論證并確定各電壓等級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)；2、必要的短路電流計(jì)算；3、主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)；4、綜合自動(dòng)化產(chǎn)品選型及系統(tǒng)配置；5、保護(hù)配置及防雷規(guī)劃；6、適量的無功補(bǔ)償。本次設(shè)計(jì)是在掌握變電站生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)上完成的。通過它可以復(fù)習(xí)鞏固專業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容，拓寬了知識(shí)面，增強(qiáng)了工程觀念，培養(yǎng)了變電站設(shè)計(jì)的能力。同時(shí)對(duì)能源、發(fā)電、變電和輸電的電氣部分有個(gè)較詳細(xì)的概念，能熟練的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，如短路計(jì)算的基本理論和方法、主接線的設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備的選擇等。為我們順利走上工作崗位打好基礎(chǔ)。1主變壓器的選擇主變壓器是變電站的重要設(shè)備，在發(fā)電廠和變電站中起著決定性的作用，其容量、臺(tái)數(shù)的大小直接影響主接線的型式和配電裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，選擇一個(gè)適合的主變壓器不僅可以節(jié)省變電站建設(shè)投入資金，更重要的是可以減少運(yùn)行中的電能損耗，提高運(yùn)行效率和供電可靠性，對(duì)于電網(wǎng)的負(fù)荷傳輸和穩(wěn)定運(yùn)行具有更加重大的意義。1.1主變壓器選擇的一般原則變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后5–10年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺(tái)停用時(shí)其余變壓器能滿足變電所最大負(fù)Smax的60%~70%（35~110kV變電所為60%，220~500kV變電所為70%）或全部重要負(fù)荷（當(dāng)Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷超過上述比例時(shí)）選擇。為了保證供電的可靠性，變電所一般裝設(shè)2臺(tái)主變壓器，樞紐變電所裝設(shè)2~4臺(tái)，地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所可裝設(shè)3臺(tái)。1.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇根據(jù)原始資料分析，本變電站屬于地區(qū)性變電站，與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)系緊密，所以在選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮其在當(dāng)?shù)仉娏W(wǎng)絡(luò)中的重要地位。若全站停電后，將引起下一級(jí)變電站及地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)地區(qū)的供電安全。因此在主變臺(tái)數(shù)的選擇上，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器因故障或檢修影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占地面積，配電設(shè)備以及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器至少能保證所供的一二類負(fù)荷或?yàn)槿控?fù)荷的70%～80%。故選擇兩臺(tái)主變壓器，提高供電的可靠性。綜上所述，主變壓器近期選擇2臺(tái)，當(dāng)遠(yuǎn)期負(fù)荷增加時(shí)，可以增加至3臺(tái)主變壓器。1.1.2主變壓器容量的選擇（1）主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)其過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%。根據(jù)原始資料分析，本期主變壓器容量為240MVA。1.2主變壓器型式選擇1.2.1主變壓器相數(shù)的選擇當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV及以下的變電所均應(yīng)選擇三相式變壓器。因?yàn)橐慌_(tái)三相式較同容量的3臺(tái)單項(xiàng)式投資小、占地少、損耗小，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)較方便。在選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來決定。本次設(shè)計(jì)的變電所，位于城市郊區(qū)，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。1.2.2繞組數(shù)的選擇在具有3種電壓等級(jí)的變電所中，如變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達(dá)到該變壓器額定容量的15%及以上，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，主變宜采用三繞組變壓器。一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，應(yīng)選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變壓器、分裂變壓器以及普通三繞組變壓器。（1）自耦變壓器自耦變壓器的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，除具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時(shí)，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。（2）分裂變壓器分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢(shì)平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。（3）普通三繞組變壓器價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。它的供電可靠性也高。在大型降壓變電所中，普通三繞組變壓器的應(yīng)用范圍較為有限。當(dāng)主網(wǎng)電壓為110～220kV，中壓網(wǎng)絡(luò)為35kV時(shí)，由于它們的中點(diǎn)采用不同的接地方式，才采用普通三繞組變壓器。當(dāng)中壓為110kV及以上的電壓時(shí)，降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器多采用自耦變壓器，因自耦變壓器高、中壓繞組有直接電氣聯(lián)系，故有巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。其優(yōu)點(diǎn)有：消耗材料省，體積小、重量輕同時(shí)功率損耗低、輸電效率高、可擴(kuò)大變壓器的制造容量，便于運(yùn)輸和安裝。故本設(shè)計(jì)選用自耦變壓器。1.2.3繞組連接方式的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。我國(guó)110kV及以上電壓，變壓器都采用Y0連接；35kV及以下電壓等級(jí)變壓器繞組都采用△連接。根據(jù)選擇原則可確定所選擇變壓器繞組接線方式為Y0/Y0/△接線。接線組別為：YN，a0,d11。1.2.4主變調(diào)壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220kV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：=1\*GB3①樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的1～1.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。=2\*GB3②電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%～100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。1.2.5容量比的選擇由原始資料可知，110kV中壓側(cè)為主要受功率繞組，而35kV側(cè)主要用于附近地區(qū)負(fù)荷、站用電以及無功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為：100/100/30。1.2.6主變壓器冷卻方式的選擇一般主變壓器采用的冷卻方式包括：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻具有散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)，但是它要有一套水冷卻循環(huán)系統(tǒng)，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。因此本次設(shè)計(jì)選擇主變選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。1.3主變壓器的選擇結(jié)果主變壓器的型號(hào)：OSFPS7-240000/330主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：240000(kVA)容量比（%）：240/240/72MVA(100/100/30)電壓比：345±2×2.5%/121/35kV接線組別：YN,a0,d11空載損耗:116(kW)負(fù)載損耗:553(kW)空載電流（%）:0.2阻抗電壓（%）：=10.5%=24%=13%1.4變電站站用變選擇變電站的主要站用電負(fù)荷是變壓器的冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設(shè)備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，對(duì)330kV變電站，還包括高壓斷路器和隔離開關(guān)的操縱機(jī)構(gòu)電源，盡管這些負(fù)荷的容量并不大，但由于330kV變電站在電力系統(tǒng)中的重要地位，處于運(yùn)行安全的考慮，其站用電系統(tǒng)必須具有高度的可靠性。1.4.1站用變的選擇（1）選擇原則：站用電母線采用單母分段接線。當(dāng)有兩臺(tái)站用變采用單母線分段接線方式，平時(shí)并列運(yùn)行互為備用，以限制故障。站用電容量得確定，一般考慮所用負(fù)荷為變電所總負(fù)荷的0.1%～0.5%,這里取變電所總負(fù)荷的0.2%計(jì)算。（2）站用電負(fù)荷：S=240000/0.7×0.2%=685.7kVA（3）站用變?nèi)萘坑?jì)算：Sj=0.7×S=480kVA站用變壓器選擇結(jié)果如表1.1所示表1.135kV雙繞組變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表型號(hào)額定容量/kVA額定電壓/kV連接組損耗/kW空載電流/%阻抗電壓/%高壓低壓空載短路S9-500/35500355%0.4Yyn01.036.901.36.51.4.2站用電接線圖變電站的自用電負(fù)較少，因此，變電站的自用電接線簡(jiǎn)單。容量為60MVA及以上的變電站，裝有水冷卻或強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻的主變壓器以及裝有同步調(diào)相機(jī)的變電站，均裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器，分別接在電壓最低一級(jí)母線的不同分段上。本設(shè)計(jì)兩臺(tái)站用變分別接于35kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為備用，并聯(lián)運(yùn)行。接線如圖1.1所示。圖1.1站用電接線圖2電氣主接線此次設(shè)計(jì)的變電站有三個(gè)電壓等級(jí)：高壓側(cè)電壓為330kV，本期2回出線；中壓側(cè)電壓為110kV，遠(yuǎn)期18回出線；低壓側(cè)電壓為35kV。該站址位于距市國(guó)道3km，南靠高速公路及鐵路，交通便利。據(jù)此資料分析可知該變電站為一座地區(qū)性變電站。2.1電氣主接線概述電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，也是變電站重要的組成部分。電氣主接線是將多種電氣設(shè)備按其功能要求組成的接受和分配電能的電路，也稱電氣一次接線或電氣主系統(tǒng)。它不僅可以表示出各電氣設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量、連接方式和用途，而且反映了各電力回路的相互關(guān)系和運(yùn)行條件，從而構(gòu)成了發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)和文字符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。發(fā)電廠和變電所的主接線，是根據(jù)容量、電壓等級(jí)、負(fù)荷容量等情況設(shè)計(jì)，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，而后選出最佳方案。2.1.1電氣主接線的基本要求根據(jù)我國(guó)能源部關(guān)于《220kV~500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2-88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活性、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求?！保?）可靠性可靠性是指主接線能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠地綜合性。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性相對(duì)而言的，一種主接線對(duì)某些變電站是可靠的，而對(duì)其他變電所可能是不可靠的。因此，評(píng)價(jià)主接線可靠性的標(biāo)志有一下幾個(gè)：=1\*GB3①斷路器檢修時(shí)是否影響供電；=2\*GB3②線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；=3\*GB3③變電所全部停電的可能性；=4\*GB3④有些國(guó)家以每年用戶不停電時(shí)間的百分比來表示供電可靠性，先進(jìn)的指標(biāo)都在99.9%以上。（2）靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：=1\*GB3①調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。=2\*GB3②檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不至影響對(duì)用戶的供電。=3\*GB3③擴(kuò)建要求。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。（3）經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。2.1.2主接線設(shè)計(jì)的原則電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。2.2主接線的基本接線方式選擇電氣主接線的類型通常根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷情況、出現(xiàn)回路數(shù)、布置方式、設(shè)備特點(diǎn)周圍環(huán)境及最終規(guī)模等條件確定。它以電源和出線為主體，由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出現(xiàn)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?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站。有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。2.2.1單母線接線及單母線分段接線（1）單母線接線電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是由電源進(jìn)線、主變壓器和引出線三部分組成，每一組母線是由A、B、C三相組成。當(dāng)主接線為一組母線時(shí)，稱為單母線接線。單母線接線形式的主接線主要優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。該接線方式的主要缺點(diǎn)是供電可靠性差，運(yùn)行不夠靈活，當(dāng)母線及母線隔離開關(guān)等設(shè)備故障或檢修時(shí)，均需將整個(gè)配電裝置停電，影響供電。故單母線接線只適用于單電源進(jìn)線的一般中、小型容量的變電所及用戶，在供電可靠性要求不高的裝置中采用。單母線接線適用于：=1\*GB3①6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回時(shí)；=2\*GB3②35～60kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回時(shí)；=3\*GB3③110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回時(shí)。（2）單母線分段接線當(dāng)出線回路增多時(shí)，單母線供電不夠可靠，需用斷路器將母線分段，形成單母線分段接線。可根據(jù)電源的數(shù)目和功率大小，母線可分為2～3段。段數(shù)分得越多，故障時(shí)停電范圍越小，但使用的斷路器數(shù)量越多，其配電裝置和運(yùn)行也就越復(fù)雜，所需費(fèi)用就越高。單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)是，在母線分段后，可提高供電的可靠性和靈敏性。對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)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；兩段母線同時(shí)故障的幾率甚小，可以不予考慮。單母線分段接線的缺點(diǎn)有：增加了分段開關(guān)設(shè)備的投資和占地面積；某段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，仍有停電問題；任何一出線斷路器檢修時(shí)，該回路必須停止工作。單母線分段接線適用于：=1\*GB3①110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回；=2\*GB3②35～60kV配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回；=3\*GB3③6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)為6回以上。2.2.2雙母線接線及雙母線分段接線（1）雙母線接線雙母線接線有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用母線。每一電源和每一出線都經(jīng)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線相連，任一組母線都可以作為工作母線或備用母線。兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接。雙母線接線具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)。而且，檢修另一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。其廣泛用于：=1\*GB3①出線帶電抗器的6～10kV配電裝置；=2\*GB3②35～60kV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；=3\*GB3③110～220kV出線數(shù)為5回及以上時(shí)。（2）雙母線分段接線為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母線分段接線。雙母線分段接線比雙母線接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出現(xiàn)回路停電；隨后將故障段母線所連的電源回路和出現(xiàn)回路切換到備用母線上即可恢復(fù)供電。為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對(duì)用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。雙母線分段接線廣泛應(yīng)用于火電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置中，同時(shí)在220～500kV大容量配電裝置中，不僅采用雙母線三分段接線，也有采用雙母線四分段接線的。當(dāng)110kV出線為7回及以上，220kV出線在4回以下時(shí)，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。2.2.3帶旁路母線的單母線和雙母線接線斷路器經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修。為了能使單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路母線。通常，旁路母線有三種接線方式：有專用旁路斷路器的旁路母線接線；母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的旁路母線接線；用分段斷路器兼做旁路斷路器的旁路母線接線。（1）單母線分段帶旁路母線的接線這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為35～110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。單母分段帶專用旁路斷路器的旁路母線極大的提高了可靠性，但這增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。（2）雙母線帶旁路母線的接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。雙母線帶旁路母線的接線可以設(shè)專用旁路斷路器，也可以用旁路斷路器兼做母聯(lián)斷路器，或用母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器。分段雙母線也可以帶旁路母線，但需設(shè)兩臺(tái)旁路斷路器，分別接在兩個(gè)母線上，接線更為復(fù)雜。（3）旁路母線設(shè)置的原則當(dāng)110kV出現(xiàn)在6回及以上、220kV出現(xiàn)在4回及以上時(shí)，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線，帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接入旁路母線的線路回?cái)?shù)較多，且對(duì)供電可靠性有特殊需求的場(chǎng)合是十分必要的。不采用專用旁路斷路器的接線，雖然可以節(jié)約建設(shè)投資，但是檢修出線斷路器的倒閘操作十分繁雜，而且對(duì)于無論是單母線分段接線或雙母線接線方式，在檢修期間均處于單母線不分段運(yùn)行狀況，極大的降低了可靠性。下列情況可以不設(shè)置旁路設(shè)施：①當(dāng)系統(tǒng)條件允許斷路器停電檢修（如雙回路供電的負(fù)荷）；②當(dāng)接線允許斷路器停電檢修時(shí)(每天回路有2臺(tái)斷路器供電，如角形、一臺(tái)半斷路器接線)；③中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出現(xiàn)斷路器時(shí)；④采用高可靠性的SF6斷路器時(shí)及全封閉組合電器時(shí)(GIS)。隨著高壓配電裝置廣泛采用六氟化硫斷路器及國(guó)產(chǎn)斷路器、隔離開關(guān)的質(zhì)量逐步提高，同時(shí)系統(tǒng)備用容量的增加、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于合理與聯(lián)系緊密、保護(hù)雙重化的完善以及設(shè)備檢修逐步由計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修過度，為簡(jiǎn)化接線，總的趨勢(shì)將逐步取消旁路設(shè)施。2.2.4一臺(tái)半斷路器雙母線接線兩組母線之間接有若干串?dāng)嗦菲鳎恳淮?臺(tái)斷路器，中間一臺(tái)稱為聯(lián)絡(luò)斷路器，每?jī)膳_(tái)之間接入一條回路，每串共有兩條回路。平均每條回路裝設(shè)一臺(tái)半（3/2）斷路器，故稱為一臺(tái)半斷路器接線，又稱3/2接線。這種接線是在雙斷路器的雙母線接線基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，它是介于雙斷路器雙母線接線與單斷路器雙母線接線之間的一種接線。（1）一臺(tái)半斷路器接線的主要優(yōu)點(diǎn)如下：=1\*GB3①可靠性高。任何一組母線故障時(shí)，只是與故障母線相連的斷路器自動(dòng)分閘，任何回路不會(huì)停電，甚至在一組母線檢修、另一組母線故障的情況下，仍能繼續(xù)輸送功率；在保證對(duì)用戶不停電的前提下，可以同時(shí)檢修多臺(tái)斷路器。=2\*GB3②運(yùn)行靈活性好。正常運(yùn)行時(shí)，兩條母線和所有斷路器都同時(shí)工作，形成多環(huán)路供電方式，運(yùn)行調(diào)度十分靈活。=3\*GB3③操作檢修方便。隔離開關(guān)只用作檢修時(shí)隔離電源，不用于倒閘操作。另外，當(dāng)檢修任何一組母線或任一臺(tái)斷路器時(shí)，各個(gè)進(jìn)出線回路都不需切換操作。（2）接線的主要缺點(diǎn)為投資大、繼電保護(hù)裝置復(fù)雜。（3）適用范圍：一臺(tái)半斷路器雙母線接線用于大型發(fā)電廠和330kV及以上、進(jìn)出線回路數(shù)6回及以上的高壓、超高壓配電裝置中，是國(guó)內(nèi)外大機(jī)組、超高壓電氣主接線中廣泛采用的一種典型接線形式。圖2.1一臺(tái)半斷路器接線2.2.5橋形接線橋形接線適用于只有兩臺(tái)變壓器和兩條輸電線路的情況，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。（1）內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長(zhǎng)、線路故障率較高、穿越功率小和變壓器不需要經(jīng)常改變運(yùn)行方式的場(chǎng)合，即負(fù)荷端可以頻繁停、送電操作，而變壓器端不能頻繁操作。（2）外橋接線：適合于線路較短、故障率較低、主變壓器需按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求經(jīng)常投切及電力系統(tǒng)有較大的穿越功率通過橋臂回路的場(chǎng)合。即負(fù)荷端不能頻繁進(jìn)行操作，變壓器需要頻繁停、送電操作。橋形接線屬無母線的接線形式，簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、造價(jià)低，也易于發(fā)展過渡為單母線分段或雙母線接線。但因內(nèi)橋接線中變壓器的投入與切除要影響到線路的正常運(yùn)行，外橋接線中線路的投入與切除要影響到變壓器的運(yùn)行，而且更改運(yùn)行方式時(shí)需利用隔離開關(guān)作為操作電器，故橋形接線的工作可靠性和靈活性較差。2.3主接線方案的比較選擇本次待設(shè)計(jì)變電站位于距市國(guó)道3km，南靠高速公路及鐵路，交通便利。該變電站為330/110/35kV地區(qū)變電站，其本期規(guī)模為：330kV側(cè)出線2回；110kV側(cè)出線為12回；35kV側(cè)用于連接補(bǔ)償裝置。綜合考慮本期變電站建設(shè)的要求和遠(yuǎn)期變電站擴(kuò)建方便，現(xiàn)列出以下方案進(jìn)行比較選擇。方案一：330kV側(cè)選用一臺(tái)半斷路器接線，110kV側(cè)選用雙母線分段接線，35kV側(cè)選用單母線分段接線。方案二：330kV側(cè)選用橋形接線，110kV側(cè)選用雙母線接線，35kV側(cè)選用單母線接線。方案三：330kV側(cè)選用雙母線分段接線，110kV側(cè)選用雙母線分段接線，35kV側(cè)選用單母線接線?，F(xiàn)對(duì)三種方案進(jìn)行比較選擇如表2.1所示：表2.1：主接線方案比較方案項(xiàng)目方案一：330kV一臺(tái)半斷路器接線；110kV雙母線分段接線；35kV單母線分段接線。方案二：330kV橋形接線；110kV雙母線接線；35kV單母線接線。方案三：330kV雙母線分段接線；110kV雙母線分段接線；25kV單母線接線。可靠性=1\*GB3①選用一臺(tái)半斷路器接線時(shí)任一母線故障或檢修，均不致停電；任一斷路器檢修也不引起停電；甚至于兩組母線同時(shí)故障的極端情況下，功率仍能繼續(xù)輸送；=2\*GB3②110kV和35kV側(cè)可靠性高。=1\*GB3①330kV側(cè)選用橋形接線可靠性低；=2\*GB3②110kV側(cè)接線簡(jiǎn)單，但可靠性不高。=1\*GB3①330kV側(cè)選用雙母線通過母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；=2\*GB3②330kV側(cè)一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。靈活性=1\*GB3①靈活性高；=2\*GB3②運(yùn)行方便，操作簡(jiǎn)單；=3\*GB3③擴(kuò)建方便。=1\*GB3①橋形接線是適用于小容量的變電站；=2\*GB3②操作復(fù)雜；=3\*GB3③擴(kuò)建方便。=1\*GB3①靈活性高；=2\*GB3②運(yùn)行方便，操作簡(jiǎn)單；=3\*GB3③擴(kuò)建方便。經(jīng)濟(jì)性設(shè)備相對(duì)較多，投資大設(shè)備少，投資小設(shè)備相對(duì)較多，占地面積增加通過對(duì)方案在可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面的比較，最終確定方案一為最終設(shè)計(jì)方案。2.4電氣主接線設(shè)計(jì)圖電氣主接線設(shè)計(jì)圖見附錄。3短路電流的計(jì)算3.1概述電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞，多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行時(shí)的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達(dá)幾萬甚至幾十萬安培。變電站設(shè)計(jì)中不能不全面地考慮短路故障的各種影響。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。在三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。變電所中的各種電氣設(shè)備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動(dòng)力的影響造成設(shè)備損壞。短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運(yùn)行方式時(shí)必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時(shí)還會(huì)出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點(diǎn)處尤為嚴(yán)重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護(hù)設(shè)備安全，繼電保護(hù)裝置整定必須在主回路通過短路電流時(shí)準(zhǔn)確動(dòng)作。由于上述原因，短路電流計(jì)算成為變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時(shí)，通常用三相短路電流；校驗(yàn)繼電保護(hù)動(dòng)作靈敏度時(shí)用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設(shè)計(jì)中主要計(jì)算三相短路電流。3.2短路電流計(jì)算相關(guān)內(nèi)容3.2.1短路電流計(jì)算的目的計(jì)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(píng)論并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流措施；為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)；分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響等。在發(fā)電廠和變電站的電氣設(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)算的目的主要有以下幾方面：（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取限制短路電流的措施等，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)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。（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)線的相間和相相對(duì)地的安全距離。（4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。（5）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。3.2.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定（1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電氣設(shè)備開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。（2）選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。（3）選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。（4）導(dǎo)體和電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路計(jì)算。（5）高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值:基準(zhǔn)容量：基準(zhǔn)電壓：3.2.3短路計(jì)算的基本假設(shè)（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）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發(fā)生變化；（4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；（5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；（6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。3.2.4短路電流計(jì)算的步驟（1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；（2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；（3）選擇短路點(diǎn)；（4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流有名值。標(biāo)幺值：有名值：（5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：短路電流沖擊值：短路沖擊電流有效值：（6）列出短路電流計(jì)算結(jié)果3.3變壓器電抗標(biāo)幺值計(jì)算根據(jù)所選變壓器參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，(設(shè)==100MVA，且)變壓器型號(hào)為：OSFPS7-240000/330，=2×240MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為10.5，24，13，容量比：240/240/72。3.3.1變壓器參數(shù)的計(jì)算三繞組自耦變壓器，設(shè)備廠家給出短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，短路損耗Pk和短路電壓百分?jǐn)?shù)Ud(%)未歸算至額定容量。此外，由于三繞組自耦變壓器第三繞組的額定容量總是小于變壓器的額定容量，因此其歸算式為：基準(zhǔn)值的選?。?100MVA,基準(zhǔn)電壓UB取各側(cè)平均額定電壓（345/121/37kV）。3.3.2主變壓器參數(shù)計(jì)算由變壓器選擇參數(shù)可知：=10.5%=24%=13%該數(shù)據(jù)已歸算至額定容量。（1）計(jì)算各繞組短路電壓百分?jǐn)?shù)0.5(10.5+24.0-13.0)=10.750.5(10.5+13.0-24.0)=–0.250.5(13.0+24.0-10.5)=13.25（3）取=100MVA，,計(jì)算自耦變壓器各繞組的電抗：=0.045=-0.001=0.055實(shí)際計(jì)算時(shí)近似取3.4短路點(diǎn)的短路計(jì)算330kV、110kV電壓等級(jí)的短路電流計(jì)算部分結(jié)果在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已經(jīng)紙質(zhì)給出，因此，無需計(jì)算。等值電路的化簡(jiǎn)如下圖所示：330kV330kV110kVX1X1XT1XT2XT335kVK(3)X3圖3.1系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖k(1)點(diǎn)短路計(jì)算漢源變330kV側(cè)短路等值電路如圖3.2示。35kV母線側(cè)沒有電源，無法向330kV側(cè)提供短路電流，即可略去不計(jì)，漢源變330kv等值電路可化間為圖。330kV110kV330kV110kVX1XT1XT2X3圖3.2330kV母線短路等值電路圖則短路電流＝＝120.482+4.890+135.135＝260.507換算到330kV短路電流有名值：=KA根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》的相關(guān)規(guī)定，取電流沖擊系數(shù)當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時(shí)，短路電流全電流最大有效值，65.831當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí),沖擊電流111.172kA短路容量26050.951MVA3.4.2k(2)點(diǎn)短路計(jì)算330kV110kVX1XT1330kV110kVX1XT1XT2KX2X3圖3.3110kV母線短路等值電路圖則短路電流：==5.479+38.610=44.089換算到110kV短路電流有名值，22.135kA根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》的相關(guān)規(guī)定，取電流沖擊系數(shù)當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時(shí)，短路電流全電流最大有效值33.4238kA當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí),沖擊電流56.4443kA短路容量22.135=4408.84MVA3.4.3k(3)點(diǎn)短路計(jì)算35kV母線側(cè)短路，漢源330kV母線、電廠330kV母線和110kV母線提供短路電流。330kV330kV110kVX1X2X335kVK3圖3.435kV母線短路等值電路圖=0.0039+0.0225=0.0264=0.1825-0.001=0.11805=0.0275=0.0264+0.0275+=0.06004==0.1231短路電流標(biāo)幺值：=16.6555+8.1234=24.7789換算到35kV側(cè)短路電流有名制：kA取沖擊系數(shù)：短路電流全電流最大有效值：kA沖擊電流：kA短路容量：MVA各電壓等級(jí)母線的短路計(jì)算值如表3.1所示：表3.1330kV、110kV、35kV各側(cè)計(jì)算值短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓UB短路電流標(biāo)幺值短路電流有名值(kA)短路沖擊電流(kA)短路最大有效值(kA短路容量(MVA)K1330260.50743.597111.17265.83126050.951K11044.08922.13556.444333.42384408.84K33524.778938.66298.402559.2302511.09694電氣設(shè)備的選擇4.1概述電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣部分設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。如何正確地選擇電氣設(shè)備，將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇時(shí)，必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，在保證安全、可靠的前提下，力爭(zhēng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行方便和留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。學(xué)習(xí)中應(yīng)注意把學(xué)過的基本理論與工程實(shí)踐結(jié)合起來，在熟悉各種電氣設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)例來掌握各種電氣設(shè)備的選擇方法。電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備由于用途和工作條件各異，它們的具體選擇方法也就不盡相同，但從基本要求來說是相同的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。電氣設(shè)備的選擇，必須滿足供電系統(tǒng)正常工作條件下和短路故障條件下工作要求，同時(shí)電氣設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。4.1.1電氣設(shè)備選擇的一般原則（1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；（4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；（5）擴(kuò)建工程應(yīng)