220kv變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　論文題目： 220KV變電所設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào) </p><p>　　年級(jí)、專業(yè)、層次： 06級(jí)電氣專升本 </p&

2、gt;<p>　　函授站： </p><p><b>　　二○○八年十月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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

3、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。</p><p>　　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(guò)可靠性、靈活性分析選擇電氣主接線和主變壓

4、器型號(hào)；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；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。</p><p>　　關(guān)鍵詞 變電所；主接線；變壓器；短路電流；繼電保護(hù)</p><p>

5、;　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1

6、.2 變電所的發(fā)展概況1</p><p>　　1.3 本文主要工作3</p><p>　　第2章 變電所與電力系統(tǒng)連接方式的選擇4</p><p>　　2.1 備選的連接方案4</p><p>　　2.2 技術(shù)指標(biāo)比較5</p><p>　　2.3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較6</p><p>　

7、　第3章 變電所電氣主接線選擇7</p><p>　　3.1 對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求7</p><p>　　3.2 方案的初步擬定7</p><p>　　3.2.1 220kV電壓等級(jí)主接線7</p><p>　　3.2.2 110kV電壓等級(jí)主接線8</p><p>　　3.2.3 35kV電壓等級(jí)主接線

8、8</p><p>　　3.3 主變壓器的選擇10</p><p>　　3.3.1 主變壓器型式的選擇10</p><p>　　3.3.2 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定10</p><p>　　第4章 短路電流的計(jì)算12</p><p>　　4.1 短路電流計(jì)算的主要目的12</p><p&g

9、t;　　4.2 短路電流的計(jì)算12</p><p>　　4.3 短路電流計(jì)算結(jié)果15</p><p>　　第5章 電氣設(shè)備的選擇17</p><p>　　5.1 高壓斷路器的選擇17</p><p>　　5.2 隔離開關(guān)的選擇19</p><p>　　5.3 電流互感器的選擇20</p>&l

10、t;p>　　5.3.1 電流互感器配置原則21</p><p>　　5.3.2 電流互感器的選擇條件21</p><p>　　5.3.3 電流互感器選擇結(jié)果22</p><p>　　5.4 電壓互感器的選擇23</p><p>　　5.4.1 電壓互感器配置原則23</p><p>　　5.4.2 電壓

11、互感器選擇條件23</p><p>　　5.4.3 電壓互感器選擇結(jié)果24</p><p>　　5.5 母線的選擇24</p><p>　　5.5.1 母線選擇條件24</p><p>　　5.5.2 母線選擇結(jié)果26</p><p>　　第6章 配電裝置的選擇27</p><p>

12、　　第7章 繼電保護(hù)及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)28</p><p>　　7.1 繼電保護(hù)及其配置28</p><p>　　7.1.1 變壓器的繼電保護(hù)配置28</p><p>　　7.1.2 母線的繼電保護(hù)配置30</p><p>　　7.2 防雷保護(hù)及其配置31</p><p>　　7.2.1 避雷針保護(hù)及配置31

13、</p><p>　　7.2.2 避雷器保護(hù)及配置32</p><p><b>　　結(jié) 論33</b></p><p><b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p>　　附錄1 計(jì)算部分3

14、6</p><p>　　附錄2 設(shè)計(jì)圖紙49</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　改革開放以來(lái)，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

15、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。</p><p>　　1949年建國(guó)時(shí)，全國(guó)總裝機(jī)容量為184.9萬(wàn)kW,年發(fā)電量?jī)H為43億千瓦時(shí)，在世界上居第25位。經(jīng)過(guò)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(guò)10000MW；從1982年到1999年底，全國(guó)新增35kV以上輸電線路372837km，新增變電容量732690MVA；我國(guó)現(xiàn)有發(fā)電裝

16、機(jī)容量在2000MW以上的電力系統(tǒng)11個(gè)。1998年底全國(guó)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(wàn)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(guó)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(zhǎng)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。</p><p>　　電能作為一種特殊的商品，不能大量?jī)?chǔ)

17、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(guó)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。</p><p>　　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(guò)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

18、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)。</p><p><b>　　變電所的發(fā)展概況</b></p><p>　　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。電力系統(tǒng)的變電所按變壓方式可分為兩大類：</p><p>　　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

19、無(wú)功功率送入電力網(wǎng)，因此其使用升壓型變壓器。</p><p>　　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。</p><p>　　電力網(wǎng)的變電所可分為4種：</p><p>　　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

20、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。</p><p>　　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(zhǎng)距離輸電線分段。一般匯集2~3個(gè)電源，電壓為220~220kV。同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)赜秒姡@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。</p><p>　　3) 區(qū)域變電所。高壓側(cè)電壓一般為11

21、0~220kV，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。</p><p>　　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。</p><p>　　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(lái)，為了滿足經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)對(duì)電力的需求

22、，我國(guó)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(guó)建成的500kV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(guó)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(guó)電網(wǎng)供電可靠性也有較大

23、的提高，其中變電所起到比較關(guān)鍵的作用。</p><p>　　隨著自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了無(wú)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(wú)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(wú)人值班變電所的運(yùn)行管理工作。而無(wú)人值班變電所的電壓等級(jí)也在逐年提高，很有發(fā)展前途。</p><p>

24、;<b>　　本文主要工作 </b></p><p>　　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：</p><p>　　(1) 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)；</p><p>　　(2) 變電所與系統(tǒng)連接方式的選擇；</p><p>　　(3) 主變壓器選擇；</p><p&

25、gt;　　(4) 短路電流計(jì)算；</p><p>　　(5) 電氣設(shè)備的選擇；</p><p>　　(6) 配電裝置選擇；</p><p>　　(7) 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；</p><p>　　(8) 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　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

26、紙，分別為：</p><p>　　(1) 電氣主接線圖（見附錄2.1）；</p><p>　　(2) 配電裝置平面圖（見附錄2.2）；</p><p>　　配電裝置截面圖（見附錄2.3）；</p><p>　　(4) 繼電保護(hù)原理接線圖（見附錄2.4）；</p><p>　　(5) 系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)劃圖（見附錄2.5）。

27、</p><p>　　變電所與電力系統(tǒng)連接方式的選擇</p><p>　　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(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較，最終選擇出最適合的方案。</p><p><b>　　備選的連接方案</b></p>&

28、lt;p>　　系統(tǒng)與變電所的連接方式有三種方案：</p><p>　　方案1：分別從A、C發(fā)電廠通過(guò)單回輸電線路送電到變電所，見圖2-1；</p><p>　　方案2：采用在發(fā)電廠A的地方通過(guò)雙回輸電線路送電到變電所，見圖2-2；</p><p>　　方案3：采用在發(fā)電廠C的地方通過(guò)雙回輸電線路送電到變電所，見圖2-3。 </p><p&g

29、t;<b>　　圖2-1 方案1</b></p><p><b>　　圖2-2 方案2</b></p><p><b>　　圖2-3 方案3</b></p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo)比較</b></p><p>　　(1) 電壓等級(jí)定為220kV。&l

30、t;/p><p>　　(2) 選擇導(dǎo)線型號(hào)如表2-1所示</p><p>　　表2-1 導(dǎo)線型號(hào)選擇結(jié)果</p><p>　　三種方案均采用同一型號(hào)的導(dǎo)線，這樣比較起來(lái)就容易很多。</p><p>　　(3) 計(jì)算最大電壓損耗如表2-2所示</p><p>　　表2-2 最大電壓損耗比較</p><p&

31、gt;　　由表可以看出，方案3的電壓損耗無(wú)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。</p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較</b></p><p>　　(1) 電能損耗如表2-3所示</p><p>　　表2-3 一年電能損耗（）</p><p>　　經(jīng)過(guò)計(jì)算的一年

32、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。</p><p>　　(2) 線路投資如表2-4所示</p><p>　　表2-4 線路投資比較（萬(wàn)元）</p><p>　　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(shì)。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(guò)雙回輸電線路送電到變電所的連接方案[1]。

33、</p><p>　　變電所電氣主接線選擇</p><p>　　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(duì)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(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合

34、理地選擇主接線方案。</p><p>　　對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　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。</p><p>　　(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。</

35、p><p>　　(2) 靈活性 電氣主接線的設(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。</p><p>　　(3) 經(jīng)濟(jì)性 方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三方面：</p><p><b>　　1) 投資?。?lt;/b></p><p><b>　　2) 占地少；</b></p>

36、<p><b>　　3) 電能損耗少。</b></p><p>　　(4) 發(fā)展性 主接線可以容易地從初期接線方式過(guò)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(guò)渡期的改擴(kuò)建，且對(duì)一次和二次部分的改動(dòng)工作量最少。</p><p><b>　　方案的初步擬定</b></p><p>　　220kV電

37、壓等級(jí)主接線</p><p>　　對(duì)于220kV電壓等級(jí)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，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(zhǎng)，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

38、。</p><p>　　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。考慮到從系統(tǒng)到變電所的輸電線路較長(zhǎng)，主變壓器不會(huì)經(jīng)常投切，將來(lái)擴(kuò)建及安全運(yùn)行等因素后，最終確定此電壓等級(jí)主接線選用內(nèi)橋接線方式。內(nèi)橋接線見圖3-1。</p><p>　　110kV電壓等級(jí)主接線</p><p>　　對(duì)于110kV電壓等級(jí)的主接線，當(dāng)配電裝置的出線回

39、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(duì)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(zhǎng)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。</p><p>　　本設(shè)

40、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(jí)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(jí)主接線選用雙母帶專用旁路母線接線方式。接線見圖3-2。</p><p>　　35kV電壓等級(jí)主接線</p><p>　　對(duì)于35kV電壓等級(jí)的主接線，當(dāng)配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3回時(shí)，宜采用單母線接線方式；當(dāng)配電裝

41、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。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，由于此電壓等級(jí)所接負(fù)荷不是很大，且輸電距離不長(zhǎng)，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(jí)主接線選用單母分段接線形式（接線圖見圖3-3）[2]。</p><p>　　圖3-1 內(nèi)橋接線

42、 圖3-3 單母分段接線</p><p>　　圖3-2 雙母帶旁路母線接線</p><p><b>　　主變壓器的選擇</b></p><p><b>　　主變壓器型式的選擇</b></p><p><b>　　相數(shù)的確定</b></p>

43、<p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　(2) 繞組數(shù)的確定</p><p>　　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

44、。</p><p>　　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(wú)功補(bǔ)償裝置。</p><p>　　3) 具有三種電壓的變電所中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上；或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)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

45、采用自耦變壓器。</p><p>　　4) 對(duì)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(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器[3]。</p><p>　　主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定</p><p><b>　　主變壓器臺(tái)數(shù)的確定</b></p><p>　　1) 與系統(tǒng)有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)

46、電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變壓器應(yīng)不少于2臺(tái)。</p><p>　　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。</p><p>　　3) 對(duì)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)主變壓器。</p><p>　　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

47、，采用2臺(tái)主變壓器比較合理。</p><p>　　(2) 主變壓器容量的確定</p><p>　　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(duì)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:</p><p><b>　　(3-1)</b><

48、/p><p>　　對(duì)于本變電所設(shè)計(jì)，根據(jù)所給原始資料，經(jīng)過(guò)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。</p><p>　　最終，經(jīng)過(guò)綜合分析比較后，選用兩臺(tái)三相普通三繞組無(wú)勵(lì)磁變壓器。選取得變壓器型號(hào)是： SFPS3-120000/220 </p><p>　　變壓器具體參數(shù)見表3-1，</p>&l

49、t;p>　　表3-1 變壓器參數(shù)</p><p>　　綜上，可以確定變電所的電氣主接線形式（見附錄2.1）。</p><p><b>　　短路電流的計(jì)算</b></p><p>　　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(guò)大，就要考慮采

50、取限流措施[4]。</p><p>　　短路電流計(jì)算的主要目的 </p><p>　　(1) 電氣主接線的比較與選擇；</p><p>　　(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；</p><p>　　(3) 為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)；</p><p>　　(4) 評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短

51、路電流的措施；</p><p>　　(5) 分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響。</p><p><b>　　短路電流的計(jì)算 </b></p><p>　　(1) 等值網(wǎng)絡(luò)的繪制</p><p>　　計(jì)算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡(jiǎn)化模型，即忽略負(fù)荷電流；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

52、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(shì)模值為1，相角為0。</p><p>　　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(duì)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</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　由此可見，標(biāo)幺值是沒有量綱的數(shù)值，對(duì)于同一個(gè)實(shí)際有名

53、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(shuō)一個(gè)量的標(biāo)幺值時(shí)，必須同時(shí)說(shuō)明它的基準(zhǔn)值，否則，標(biāo)幺值的意義是不明確的。</p><p>　　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)幺值的目的是為了簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)和便于對(duì)計(jì)算結(jié)果做出分析評(píng)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(jí)的平均額定電壓取

54、為基準(zhǔn)電壓即，從而使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。</p><p>　　(2) 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　采用網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化將等值電路逐步簡(jiǎn)化，求出各電源與短路點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗。</p><p>　　在工程計(jì)算時(shí)，為進(jìn)一步簡(jiǎn)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)，

55、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(wú)限大容量的電源應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。</p><p>　　(3) 短路電流周期分量起始值的計(jì)算</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化最簡(jiǎn)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(guò)的歐姆定律求出短路電流的數(shù)值即</p><p>

56、<b>　　(4-2)</b></p><p>　　式中 ——等值電源的次暫態(tài)等效電勢(shì)。在簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，取=1。</p><p>　　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(jiǎn)化為</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　(4) 短路電流周期分量任意時(shí)刻值的計(jì)算<

57、/p><p>　　進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)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 。</p><p>　　= (4-4)</p><p>　　式中　——等值電源的額定容量，MVA；=1，2，···，n。</p><p>

58、　　當(dāng)供電電源為無(wú)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)</p><p>　　==（或=） (4-5)</p><p>　　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(lái)求的任意時(shí)刻短路電流的周期分量。</p><p>　　所謂運(yùn)算曲線是一組短路電流周期分量與計(jì)算

59、電抗、短路時(shí)間t的變化關(guān)系曲線。可以根據(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(duì)應(yīng)于任意時(shí)間t的周期分量的標(biāo)幺值。</p><p>　　(5) 短路電流非周期分量的近似計(jì)算</p><p>　　短路電流的非周期分量可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　起始值</b></p><p><b>　　(

60、4-6)</b></p><p><b>　　t秒的值</b></p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　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）。</p><p>　　——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</p>

61、<p>　　表4-1推薦的數(shù)值。</p><p>　　表4-1　短路點(diǎn)等效時(shí)間常數(shù)推薦值（s）</p><p>　　(6) 短路電流的沖擊值和全電流最大有效值的計(jì)算</p><p>　　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</p><p>　　=（

62、1+）= (4-8)</p><p>　　短路全電流最大有效值計(jì)算式為</p><p>　　= (4-9)</p><p>　　式中 ——沖擊系數(shù)。一般設(shè)計(jì)中可按表4-2選用。</p><p>　　表4-2　不同短路點(diǎn)的沖擊系數(shù)推薦值</p>

63、<p><b>　　短路電流計(jì)算結(jié)果</b></p><p>　　系統(tǒng)各種運(yùn)行方式下的短路電流如表4-3所示。</p><p>　　表4-3短路電流標(biāo)幺值和有名值計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　電氣設(shè)備的選擇</b></p><p>　　電氣設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)，必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)

64、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(lái)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)，選擇合適的電氣設(shè)備[5]。</p><p><b

65、>　　高壓斷路器的選擇</b></p><p>　　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(lái)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(wú)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(jiǎn)要說(shuō)明。</p><p>　　(1) 斷路器種類和型式

66、選擇</p><p>　　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(jiǎn)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(jí)中，一般選少油斷路器；對(duì)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)。</p><p>　　(2) 額定電壓的選擇</p&g

67、t;<p>　　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(guò)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</p><p><b>　　(5-1)</b></p><p>　　(3) 額定電流的選擇</p>

68、<p>　　電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境下，電器的長(zhǎng)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</p><p><b>　　(5-2)</b></p><p>　　若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能，應(yīng)按過(guò)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

69、線路損耗）外，還應(yīng)該考慮事故時(shí)由其它回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。</p><p>　　(4) 開斷電流的校驗(yàn)</p><p>　　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</p><p><b>　　(5-3)</b></p><p>　　當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也可用次暫態(tài)

70、電流進(jìn)行選擇，即</p><p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　(5) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　短路電流流過(guò)電器時(shí)，電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值。條件為</p><p><b>　　(5-5)</b></p><p>　　式中

71、——在計(jì)算時(shí)間t秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（）；</p><p>　　——t秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（KA）；</p><p>　　t ——設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）。</p><p>　　(6) 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　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</p>

72、<p><b>　　(5-6)</b></p><p>　　或 </p><p>　　式中 、——短路沖擊電流峰值及全電流有效值（KA）；</p><p>　　、——電器允許的極限通過(guò)電流峰值及電流有效值。</p><p>　　下列幾種情況不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：</p>

73、<p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　(7) 斷路器選擇結(jié)果見表 5-1</p><p>　　表 5-1斷路器

74、選擇情況</p><p><b>　　隔離開關(guān)的選擇</b></p><p>　　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(wú)滅弧裝置，不能用來(lái)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(lái)完成；因隔離開斷具

75、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(lái)進(jìn)行分、合避雷器、電壓互感器和空載母線等等操作。</p><p>　　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(jiǎn)單說(shuō)明一下選擇方法和條件。</p><p>　　(1) 隔離開關(guān)種類和形式選擇</p><p>　　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

76、式和三柱式。它對(duì)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。</p><p>　　(2) 額定電壓的選擇</p><p>　　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 ，見公式5-1。 </p><p>　　(3) 額定電流的選擇</p>

77、<p>　　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 。 </p><p>　　(4) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　短路電流流過(guò)電器時(shí)，電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值，見公式5-5。</p><p><b>　　(5) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</

78、b></p><p>　　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。 </p><p>　　(6) 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果見表5-2</p><p>　　表5-2　隔離開關(guān)選擇情況</p><p><b>　　電流互感器的選擇</b></p><p>　　互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)

79、間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測(cè)量?jī)x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)行和故障情況。</p><p>　　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(hào)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。 </p><p><b>　　電流互感器配置原則</b></p><p>　

80、　(1) 為了滿足測(cè)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。</p><p>　　(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(lái)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)。</p><p>　　(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

81、流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。</p><p>　　電流互感器的選擇條件</p><p>　　(1) 一次回路額定電壓和電流的選擇</p><p>　　電流互感器一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足</p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　式中 、——電流互感器一次額

82、定電壓和電流。</p><p>　　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。</p><p>　　(2) 二次額定電流的選擇</p><p>　　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。<

83、/p><p>　　(3) 電流互感器種類和型式的選擇</p><p>　　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。</p><p>　　(4) 電流互感器準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的確定</p><p>　　為了保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確

84、級(jí)不低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級(jí)別來(lái)確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。</p><p>　　為了保證互感器的準(zhǔn)確級(jí)，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量，即</p><p><b>　　(5-8)</b></p><p>　　負(fù)載電阻由三部分組成：測(cè)量表計(jì)電阻、連接線電阻、接觸電阻。一般取。<

85、/p><p>　　由于端口電壓與、及流過(guò)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</p><p>　　接線及運(yùn)行方式系數(shù)表達(dá)，有</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p>　　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

86、及接線確定后，計(jì)算目標(biāo)為連接截面。</p><p><b>　　(5-10)</b></p><p>　　式中 、L——連接導(dǎo)線截面和計(jì)算長(zhǎng)度；</p><p><b>　　——導(dǎo)線電阻率。</b></p><p>　　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)線截面積小于1.5，應(yīng)選擇1.5，

87、以滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。</p><p>　　(5) 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對(duì)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(guò)的熱穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來(lái)表示，校驗(yàn)公式，即</p><p>　　或（t=1） (5-11)</p><p>　　電流互

88、感器內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，常以允許通過(guò)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)</p><p>　　或 (5-12)</p><p><b>　　電流互感器選擇結(jié)果</b></p><p>　　表5-3　電流互感器選擇情況</p><p><

89、b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　電壓互感器配置原則</b></p><p><b>　　(1) 母線</b></p><p>　　所有母線，

90、一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置</p><p><b>　　(2) 線路</b></p><p>　　35kV及以上輸電線路，當(dāng)對(duì)端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無(wú)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。</p><p><b>　　(3) 變電所</b></p>

91、<p>　　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。</p><p><b>　　電壓互感器選擇條件</b></p><p>　　(1) 一次回路電壓的選擇</p><p>　　為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確等級(jí)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</p><p>

92、<b>　　(5-13)</b></p><p>　　(2) 二次回路電壓選擇</p><p>　　電壓互感器的二次測(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測(cè)量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。</p><p>　　(3) 種類和型式選擇</p><p>　　電壓互感器的種類和型式應(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

93、用油浸式；110~220kV配電裝置通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，也可采用電容式電壓互感器。</p><p>　　(4) 容量和準(zhǔn)確級(jí)選擇</p><p>　　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(jí)和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)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

94、次負(fù)荷，即</p><p><b>　　(5-14)</b></p><p>　　式中 、、 ——各儀表的視在功率、有功功率、無(wú)功功率；</p><p>　　——各儀表的功率因數(shù)。</p><p>　　由于電壓互感器三相負(fù)荷不相等，為了滿足準(zhǔn)確級(jí)要求，通常以最大相負(fù)荷進(jìn)行比較[6]。</p><p&g

95、t;<b>　　電壓互感器選擇結(jié)果</b></p><p>　　表5-4　電壓互感器選擇情況</p><p><b>　　母線的選擇</b></p><p><b>　　母線選擇條件</b></p><p><b>　　(1) 母線選型</b></p

96、><p>　　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

97、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]。</p><p>　　(2) 母線截面的選擇</p><p>　　導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)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(duì)于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大，傳輸容量大，長(zhǎng)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。</p><p>　　1) 按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 按下式&l

98、t;/p><p><b>　　(5-15)</b></p><p>　　式中 ——導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流；</p><p>　　——在額定環(huán)境溫度時(shí)導(dǎo)體允許電流；</p><p>　　——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）。</p><p>　　2) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 按經(jīng)濟(jì)電流

99、截面選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。對(duì)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</p><p><b>　　(5-16)</b></p><p>　　式中 ——正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流。</p><p>　　——可由相應(yīng)表格及曲線查的。</p><p

100、>　　這里是關(guān)于母線截面的選擇，應(yīng)采用按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇來(lái)選擇母線截面面積。 </p><p>　　(3) 電暈電壓的校驗(yàn)</p><p>　　對(duì)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</p><p><b>　　(5-1

101、7)</b></p><p>　　110kV及以上電壓等級(jí)母線應(yīng)進(jìn)行電暈校驗(yàn)。220kV無(wú)需進(jìn)行電暈校驗(yàn)?zāi)妇€最小半徑為，110kV母線無(wú)需校驗(yàn)最小半徑為。</p><p><b>　　(4) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　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</p>&l

102、t;p><b>　　(5-18)</b></p><p>　　式中 C——熱穩(wěn)定系數(shù)（可查相關(guān)表格得到）。</p><p><b>　　所選截面不應(yīng)小于。</b></p><p><b>　　母線選擇結(jié)果</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的配電裝置均采用室外型（詳見第七

103、章），因此母線均采用鋼芯鋁絞線，選擇結(jié)果為</p><p>　　表5-5　母線選擇情況</p><p><b>　　配電裝置的選擇</b></p><p>　　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(guò)程必須認(rèn)真考慮貫徹國(guó)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

104、況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，在保證安全性的前提下，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。</p><p>　　確定配電裝置型式的四點(diǎn)要求：</p><p><b>　　(1) 節(jié)約用地；</b></p><p>　　(2) 運(yùn)行安全和操

105、作巡視方便；</p><p>　　(3) 便于檢修和安裝；</p><p>　　(4) 節(jié)約三材、降低造價(jià)。</p><p>　　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。</p><p>　　本設(shè)

106、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(cè)，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。</p><p>　　普通的中型配電裝置在我國(guó)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(guó)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(lái)。因此，我國(guó)電業(yè)部門無(wú)論在運(yùn)行維護(hù)還是安裝檢修方面都積累比較豐

107、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。</p><p>　　最終，配電裝置的選擇為35kV電壓等級(jí)選擇中型配電裝置，110kV電壓等級(jí)選擇普通中型配電裝置。</p><p>　　繼電保護(hù)及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　繼電保護(hù)及其配置</b></p>

108、;<p>　　電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，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(duì)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。</p><p>　　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

109、態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是：</p><p>　　(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(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。</p><p>　　(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)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、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(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一

110、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。</p><p>　　以下根據(jù)本變電所設(shè)計(jì)要求，介紹說(shuō)明變電所主要部分的繼電保護(hù)裝置。</p><p>　　變壓器的繼電保護(hù)配置</p><p>　　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

111、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。</p><p>　　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。</p><p>　　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(guò)電流和外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓；由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起

112、的過(guò)負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。</p><p>　　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)。</p><p>　　(1) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。</p><p>　　對(duì)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)

113、用于10000kVA以下的變壓器，因此本小節(jié)不作介紹。</p><p>　　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(duì)高壓側(cè)為330kV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)符合下列要求：</p>

114、<p>　　1) 應(yīng)能躲開過(guò)勵(lì)磁涌流和外部短路電流產(chǎn)生的不平衡電流； </p><p>　　2) 應(yīng)在變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí)不誤動(dòng)； </p><p>　　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。</p><p>　　(2) 變壓器相間短路及外部接地短路的后備保護(hù)</p><p>

115、　　為防止外部相間短路引起的變壓器過(guò)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)。</p><p>　　對(duì)于內(nèi)部相間短路，規(guī)程規(guī)定： </p><p>　　1) 過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變電所； </p><p>　　2) 當(dāng)過(guò)電流保護(hù)的靈敏度不夠時(shí)，可采用低壓起動(dòng)的過(guò)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； </p><p

116、>　　3) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)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(guò)電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器； </p><p>　　4) 負(fù)序電流和單相式低壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，可用于63MVA及以上升壓變壓器； </p><p>　　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)。</p><p>　　對(duì)于外部接地短路，規(guī)定： <

117、/p><p>　　1) 對(duì)中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過(guò)電流時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)； </p><p>　　2) 對(duì)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。</p><p><b>　　(3) 瓦斯保護(hù)</b></p><p>　　對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及

118、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(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。</p><p>　　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。</p><p><b>　　(4) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)</b></p><p>　　對(duì)

119、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，并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。</p><p>　　對(duì)于降壓變壓器，雙繞組變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝在高壓側(cè)。單側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝在電源側(cè)和繞組容量較少的一側(cè)；若三側(cè)容量相同，過(guò)負(fù)荷保護(hù)僅在電源側(cè)裝設(shè)。兩側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器

120、，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。</p><p>　　有以上我們知道，本設(shè)計(jì)的變壓器的繼電保護(hù)類型有：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、中性點(diǎn)直接接地保護(hù)、零序電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)和瓦斯保護(hù)等[9]。</p><p>　　其中動(dòng)作電流值見表7-1</p><p>　　表7-1　繼電保護(hù)整定計(jì)算值</p><p><b>　　母線的繼電保護(hù)配置&l