1 60電站一次部分設(shè)計(jì)方案 題背景 電力工業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展中，國(guó)家電網(wǎng)承擔(dān)著優(yōu)化能源資源配置，保障國(guó)家能源安全和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。我國(guó)是世界能源消費(fèi)大國(guó)，煤炭消費(fèi)總量居世界第一位，電力消費(fèi)總量居世界第二位，但一次能源分布和生產(chǎn)力發(fā)展水平卻很不均衡。水能、煤炭主要分布在西部和北部，能源和電力需求主要集中在東部和中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。這種能源分布與消費(fèi)的不平衡狀況，決定了能源資源必須在全國(guó)范圍內(nèi)優(yōu)化配置，必須以大煤電基地、大水電基地為依托，實(shí)現(xiàn)煤電就地轉(zhuǎn)換和水電大規(guī)模開(kāi) 發(fā)。通過(guò)建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為核心的堅(jiān)強(qiáng)的國(guó)家電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨流域水貨互濟(jì)，將清潔的電能從西部和北部大規(guī)模輸送到中東部地區(qū)，這是解決我國(guó)能源和電力供應(yīng)問(wèn)題的有效途徑，這是解決我國(guó)能源和電力供應(yīng)問(wèn)題的有效途徑，是優(yōu)化資源配置方式，提高資源配置效率，保障國(guó)家能源安全的戰(zhàn)略舉措。 長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展嚴(yán)重滯后。當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展和建設(shè)任務(wù)比較繁重。建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的國(guó)家電網(wǎng)，必須堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃。用國(guó)家電網(wǎng)規(guī)劃指導(dǎo)區(qū)域、省級(jí)和城市電網(wǎng)規(guī)劃，用電網(wǎng)規(guī)劃引導(dǎo)電源分布，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、電源在同一規(guī)劃下協(xié)調(diào)發(fā)展，提高電力工業(yè)整體效益。必須堅(jiān)持 實(shí)施集約化管理。充分利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，在加強(qiáng)現(xiàn)有電網(wǎng)技術(shù)改造和升級(jí)的同時(shí)，以構(gòu)建特高壓電網(wǎng)為核心，加快各級(jí)電網(wǎng)建設(shè)，提高國(guó)家電網(wǎng)的輸配電能力和整體效率。必須大力推廣典型設(shè)計(jì)。典型設(shè)計(jì)是對(duì)以往電網(wǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提高；是多快好省建設(shè)電網(wǎng)的必由之路；是全面貫徹落實(shí)黨的十六屆五中全會(huì)精神，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)，大力提高集成創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。 理設(shè)計(jì)變電站的意義 2 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先行官 電力工業(yè)，也隨之有了很大的發(fā)展。電力需求的大大增加 ，促使電力技術(shù)和電力工業(yè)進(jìn)一步向高電壓，大機(jī)組，大電網(wǎng)的方向發(fā)展。由于大電網(wǎng)的出現(xiàn)，世界各國(guó)電力工業(yè)發(fā)展和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明：電力系統(tǒng)愈大，調(diào)度運(yùn)行就愈能合理和優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)效益就愈好，應(yīng)變事故的能力就愈強(qiáng)。所以許多發(fā)達(dá)國(guó)家的電力系統(tǒng)都已聯(lián)合成統(tǒng)一的國(guó)家電力系統(tǒng)，甚至聯(lián)合成跨國(guó)電力系統(tǒng) 1。 60電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為滿(mǎn)足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長(zhǎng)的需要，提高對(duì)用戶(hù)供電的可靠性和電能質(zhì)量。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)的增長(zhǎng)需要，迫切要求增長(zhǎng)供電容量，擬新建 66電所。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實(shí)現(xiàn) “無(wú)人值班 ”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢(shì)。 改革開(kāi)放以來(lái)，全國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展速度突飛猛進(jìn)， 60 電站設(shè)計(jì)相關(guān)的原則和規(guī)范 電站典型設(shè)計(jì)的原則 開(kāi)展 60以下輸配電工程典型設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、自主創(chuàng)新、技術(shù)先進(jìn)；標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、覆蓋面廣、提高效率；注重環(huán)保、節(jié)約資源、降低造價(jià)；努力做到統(tǒng)一性和可靠性、適應(yīng)性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 統(tǒng)一性：典型設(shè)計(jì)的基本方案統(tǒng)一，適用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象體現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)文化特征。 可靠性：各個(gè)模塊安全可靠，通過(guò)模塊拼接得到的技術(shù)方案安全可靠。 適應(yīng)性：典型設(shè)計(jì)要綜合考慮不同地區(qū)的實(shí)際情況，要在公司系統(tǒng) 3 中具有廣泛的適用性，并能在一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)不同規(guī)模、不同形式、不同外 部條件均能適用。 先進(jìn)性：推廣應(yīng)用電網(wǎng)新技術(shù)，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新；典型設(shè)計(jì)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可比指標(biāo)先進(jìn)。 經(jīng)濟(jì)性：綜合考慮工程初期投資與長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用，追求工程壽命期內(nèi)最佳的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 靈活性：典型設(shè)計(jì)模塊劃分合理，接口靈活，組合方案多樣，增減方便，便于調(diào)整概算，方便使用。 0061 1997 60 1996高壓架空送電線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污穢分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn) 1999圓線同心絞架空導(dǎo)線 5092 1999 110500 00603110壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 4 第 2章 10路導(dǎo)線的選擇 導(dǎo)線是架空線路的主要元件之一，在架空線路建設(shè)投資中占很大比重。銅導(dǎo)線雖然導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，在抗氧化、抗腐蝕能力。但價(jià)格較為昂貴，經(jīng)濟(jì)性較差，所以不宜采用銅導(dǎo)線。 鋁導(dǎo)線雖具有很好的導(dǎo)電性，價(jià)格低廉，但由于機(jī)械強(qiáng)度較差，大約為銅的一半，此外鋁易氧化，抗腐蝕性差，因此也不宜采用。 架空線路要求有較高的機(jī)械性能，耐腐蝕和耐震性能，同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性， 符合國(guó)家電線產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。 因此本變電所的架空線路采用鋼芯鋁絞線，符號(hào)： *，其中*為導(dǎo)線的標(biāo)稱(chēng)截面（ 導(dǎo)線截面選擇過(guò)大，會(huì)增加線路的投資，導(dǎo)線截面過(guò)小，會(huì)增加導(dǎo)線運(yùn)行中電壓和電能損耗，使電能傳輸質(zhì)量和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性變差，所以要選擇合適的導(dǎo)線截面。 選擇機(jī)械制造廠出線架空線型號(hào) 已知線路長(zhǎng)度為 3回線路供電，雙回出線重要負(fù)荷率不超過(guò)60%，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷為 3500率因數(shù) ，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 000經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 使年綜合費(fèi)用最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的母線的經(jīng)濟(jì)截面，對(duì)應(yīng)的電流密度稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)電流密度。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，可使用全年綜合費(fèi)用（包括年電能損耗費(fèi)、導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等）最低。對(duì)于電壓較高、線路較長(zhǎng)、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)較多的線路首選此方法。此外，從經(jīng)濟(jì)性的角度，可使網(wǎng)絡(luò)處于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故本次設(shè)計(jì)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線。 5 1 根據(jù)輸送功率計(jì)算最大長(zhǎng)期工作電流： 0 0m a x 線路額定電壓（ 功率因數(shù)； P 遠(yuǎn)期最大負(fù)荷（ 對(duì)于雙回路 P=60%于單回路P= 2 由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 000 ，查電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)377 頁(yè)，圖 8導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流 密 度得 216.1 。2m a x 8 式中 S 導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面（ 線路正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流（ A）； J 經(jīng)濟(jì)電流密度（ A/可根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度曲線查取。 查電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 411 頁(yè)，附表 8芯鋁絞線規(guī)格及長(zhǎng)期允許載流量，選用 7120架空線，其參數(shù)為： AI 1780 。 穩(wěn)定校驗(yàn) 溫度修正系數(shù)： 24 1 787.0 m a x 校驗(yàn)合格。 壓損耗校驗(yàn) 6 本次設(shè)計(jì)任務(wù)中已明確要求電壓損失不超過(guò) 9%。 其中由供用電工程附錄 200正到 導(dǎo)線工作時(shí)的實(shí)際溫度： 1 7 8()3880(38)()( 22m a 導(dǎo)線電阻修正： t 0 3 4 2 20(120 。對(duì)于銅 =于鋁 = 20200 / t 所以： )t 602 %0 式中 對(duì)于雙回路 P=60%于單回路 P= L 線路長(zhǎng)度（ +380C）時(shí)的電阻； ）。 即： %9U ，校驗(yàn)合格。 路功率損耗計(jì)算 阻抗損耗： 3221211 10) 22 3221211 10) a 22 導(dǎo)納損耗： 取線路的幾何均距為 ， 7120導(dǎo)線的電納為： ， 321 1021 y K V a 26 則機(jī)械制造廠的線路損耗為： 211211 )(2 k V )2 同理，可以求出針織器材廠，織布廠，標(biāo)準(zhǔn)件廠，服裝廠，糧食加工場(chǎng)，汽水廠，化工廠各部分技術(shù)參數(shù)，如下表 則綜上 10 表 20路架空線參數(shù) 序號(hào) 負(fù)荷名 稱(chēng) 線路狀況 型號(hào) 經(jīng)濟(jì)密度 )( 2)( 抗值 )( 數(shù) 長(zhǎng)度 )( 8 1 機(jī)械制 造廠 2 3 7120 針織器 材廠 2 4 7120 織布廠 1 5 7120 標(biāo)準(zhǔn)件 廠 2 6 850 服裝廠 1 8 1070 糧食加 工廠 1 8 1595 汽水廠 1 5 850 化工廠 2 2 81509 第 3 章 選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào) 在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。確 定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 為了保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 85 有關(guān)規(guī)定：凡有兩臺(tái)及以上主變的變電所，其中一臺(tái)事故停運(yùn)后，其余主變?nèi)萘繎?yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。 根據(jù)供配電設(shè)計(jì)手冊(cè) 擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則： （ 1）應(yīng)滿(mǎn)足供電的可靠性要求。對(duì)供有在量一、二級(jí) 負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)一臺(tái)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。 （ 2）對(duì)季節(jié)負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可采用兩臺(tái)變壓器。 （ 3）對(duì)于集中負(fù)荷較大的情況，雖為三級(jí)負(fù)荷，也應(yīng)采用兩臺(tái)及以上的變壓器。 （ 4）在確定變電所主變壓器參數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。 綜上所述，本變電所設(shè)計(jì)的主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)。 路損耗的總功率 87654321 32187654321 0 87654 3 3 87654321 k V 路所有負(fù)荷的總功率 負(fù)荷的有功功率： 87654321 負(fù)荷 6 0 0 38001000150012001600200030003500 負(fù)荷的視在功率： 87654321 負(fù)荷k V 7 7 5 5 7 6 1 1 5 8 0 4 算變壓器二次側(cè)總功率 線路總功率為：負(fù)荷 k 4 8 7 7 7 2 線路有功功率為：負(fù)荷 11 線路無(wú)功功率為： 22 a 7 9 5 4 8 7 22 負(fù)荷同時(shí)系數(shù)： 84.0 8.0 0 8 9 5 2 K V a 9 7 1 k V 222 擇變壓器型號(hào) k V 9 1 0 2 2%70%70 （ 1）根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330以下的發(fā)電廠和變電所均采用三相變壓器。由于本次設(shè)計(jì)中電壓等級(jí)為 600變電所處于交通方便之地，故選用三相變壓器。 根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 規(guī)定 35上的繞組采用 35下的變壓器 繞組采用接線，所以本次設(shè)計(jì)采用的變壓器聯(lián)結(jié)組別為 11 型。選擇兩臺(tái) 12500/60 型有載調(diào)壓變壓器。主變壓器主要參數(shù)見(jiàn)下表： 表 312500/60型有載調(diào)壓變壓器參數(shù) 12 型號(hào) 額定容量(電壓組合 聯(lián)接組別 空載損耗（ W） 負(fù)載損耗（ W） 空載電流(%) 阻抗電壓(%) 尺寸 (軌距(高壓(分接范圍 低壓(長(zhǎng) 寬 高 0 12500 60 +810 YN，6800 59850 5400 3730 4720 1475 （ 2） 12500/60 其型號(hào)含義說(shuō)明如下： 9 60 12500 13 第 4 章 補(bǔ)償電容器的選擇 系統(tǒng)無(wú)功平衡是一個(gè)重要的問(wèn)題 ,為維持電壓水平就必須為負(fù)荷點(diǎn)提供一定的無(wú)功功率 ,如果負(fù)荷側(cè)的功率因數(shù)過(guò)低 ,會(huì)造成諸多不利影響 : 為此，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)過(guò)低的時(shí)候，應(yīng)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提高功 率因數(shù)，根據(jù)全國(guó)供電規(guī)則規(guī)定“對(duì)于新建及擴(kuò)建的電力用戶(hù)其功率因數(shù)一律不應(yīng)低于 與本次設(shè)計(jì)任務(wù)要求相一致，即變電所的功率因數(shù)在 根據(jù)并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定第 15頁(yè)第 計(jì)安裝的 10三角形接線的主要問(wèn)題是電容器發(fā)生故障時(shí)故障電流大，較星形接線發(fā)生相間短路的可能性較大。所以本次設(shè)計(jì)采用星形接線方式，被選擇電容器的額定電壓應(yīng)為 10 算變壓器功率損耗 20 )( 25002 20 )(100%100 %K V a 25002 00125009212500100 12 2 式中 ； P %04 分?jǐn)?shù)； % 算變壓器高壓側(cè)功率 T 1 6 0 8 0 K V T 9 9 9 6 算無(wú)功補(bǔ)償前系統(tǒng)的功率因數(shù) 有功負(fù)荷率： 無(wú)功負(fù)荷率： 則系統(tǒng)的功率因數(shù)為： 221 )()(c o s 即 21 ，需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 算需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量 K V a c 6 7)4 8 1 6 976.0)t a n( t a n 21 擇電容器 查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 986 頁(yè)，續(xù)表 9用 F 1200311 型電容器 。其技術(shù)參數(shù)如下表所示： 表 411 型號(hào)規(guī)格 額定電壓 （ 標(biāo)稱(chēng)容量（ 標(biāo)稱(chēng)電容 F 相數(shù) 外形尺寸長(zhǎng) *寬 *高（ 重量 15 11 200 1W 00 700*174*1010 120 則所需電容器臺(tái)數(shù)為： 式中 臺(tái)電容器的標(biāo)稱(chēng)容量（ 根據(jù)實(shí)際情況選擇 18臺(tái) 1200311 型電容器。 則補(bǔ)償容量為： K V a 60020018 補(bǔ)無(wú)功補(bǔ)償后系統(tǒng)功率因數(shù)為： 223 )()(c o o sc o 2 所以無(wú)功補(bǔ)償合格。 16 第 5 章 電氣主接線方案設(shè)計(jì) 電所主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要部分。主接續(xù)線的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。 變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿(mǎn)足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資 等要求 接線方案 根據(jù)系統(tǒng)和負(fù)荷性質(zhì)的要求，主接線方案初步給出以下兩種： 第一方案：高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，低壓側(cè)單母線分段的主接線，如圖5 第二方案：高壓側(cè)采用單母線分段，低壓側(cè)單母線分段的主接線，如圖 5 圖 5壓側(cè)采用單母線分段的主接線 17 圖 5壓側(cè)采用單母線分段，低壓側(cè)采用單母線分段的主接線 案的比較與確定 以上兩個(gè)方案中，主接線二次側(cè)方案相同，只比較一次側(cè)方案。 第一種方案的特點(diǎn)如下：變壓器隨負(fù)荷變化投切方便；線路的投入 和切除比較方便。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，僅線路斷路器斷開(kāi)，不影響其他回路運(yùn)行。但當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，與該臺(tái)變壓器相連的兩臺(tái)斷路器都斷開(kāi)，從而影響了一回未發(fā)生故障線路運(yùn)行。由于變壓器是少故障元件，一般不經(jīng)常切換。橋形接線節(jié)省占地面積，不易在一次側(cè)增加進(jìn)線或出線回路。 第二種方案的特點(diǎn)如下：變壓器投切方便；在一次側(cè)容易增設(shè)進(jìn)出線數(shù)目，相對(duì)橋形占地面積大；使用設(shè)備多；綜合造價(jià)高。 從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，由于兩種方案變壓器型號(hào)和容量的選擇均相同，所以只是比較綜合造價(jià)。由于第二種方案比第一種方案所占的面積大、設(shè)備多、故不經(jīng)濟(jì)。 從 改變運(yùn)行方式靈活性來(lái)看，第二方案比第一方案投切變壓器時(shí)，倒閘操作簡(jiǎn)便。 通過(guò)以上分析比較，可以發(fā)現(xiàn)第一方案以占地面積小、投資少，供電可靠性高為主要優(yōu)點(diǎn)。第二方案以改變運(yùn)行方式靈活為主要優(yōu)點(diǎn)?？紤]綜合因素選第一方案為本變電所的主接線方案。 18 圖 5電所電氣主接線圖 第 6 章 短路電流的計(jì)算 生短路的原因和短路的定義 所謂“短路”即是指載流導(dǎo)體相與相之間發(fā)生非正常接通的情況；在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，還有相與地之間的短路。發(fā)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。其次還有氣候條件惡化，例如 雷擊過(guò)電壓造成的閃絡(luò)放電，由于風(fēng)災(zāi)引起架空線路斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。再其次是人員過(guò)失，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，檢修線路或設(shè)備之后未拆除接地線就合閘供電等。最后是其他原因，例如挖溝損傷電纜、鳥(niǎo)獸或風(fēng)箏跨接在載流裸導(dǎo)體上等。絕緣損壞的原因多因設(shè)備地電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也能造成事故。 路的分類(lèi) 在三相系統(tǒng)中短路的基本形式有：三相短路 3） ；兩相短路 2） ；單相接地短路 1） ；以及兩相接地短路 1， 1） 。 當(dāng)三相短路時(shí)，由于短路回路阻抗相等，因此三相電流和電壓仍是對(duì)稱(chēng)的，故又稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)短路。此時(shí)三相短路電流同速正常情況一樣是對(duì)稱(chēng)的，只是線路中電流增大，電壓降低而已，而電壓和電流之間的相位差一般也較正常情況時(shí)大，除了三相短路這外，其它類(lèi)型的短路皆為不對(duì)稱(chēng)短路，此時(shí)三相所處的情況不同，各相電流、電壓數(shù)值不等，其相位角也不同。 三相短路其后果一般最為嚴(yán)重。電力網(wǎng)在設(shè)計(jì)及運(yùn)行時(shí)考慮最嚴(yán)重的故障情況下工作的可能性時(shí)，三相短路起著決定性的作用。故在設(shè)計(jì)中需要計(jì)算的是三相短路。 路電流的計(jì)算過(guò)程 據(jù)系 統(tǒng)連接圖畫(huà)出等阻抗圖 19 圖 6統(tǒng)等值阻抗圖 據(jù)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算出各點(diǎn)短路電流 由于短路計(jì)算計(jì)算工程復(fù)雜，容易出錯(cuò)，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)直接得出結(jié)果，既方便又準(zhǔn)確，大大的提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。 由等值阻抗圖可以看出，系統(tǒng)為并列運(yùn)行，所以分別取 算出短路電流，為以后選擇設(shè)備的校驗(yàn)的沖擊電流提供數(shù)據(jù)。 所以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算得出： 負(fù)荷側(cè)最大短路電流為 20 第 7 章 電氣設(shè)備 的選擇 電器設(shè)備的選擇是根據(jù)配電變電所電氣工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確選擇電氣設(shè)備是保證電氣主接線和配電裝置的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的重要條件。在高壓電器選擇中的主要問(wèn)題有下述各點(diǎn)： （ 1）高壓電器應(yīng)滿(mǎn)足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求； （ 2）高壓電器應(yīng)滿(mǎn)足安裝地點(diǎn)和使用的環(huán)境條件要求； （ 3）高壓電器應(yīng)滿(mǎn)足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定要求； （ 4）高壓電器應(yīng)考慮操作的頻繁程度和開(kāi)斷負(fù)荷的性質(zhì)； （ 5）對(duì)于電流互感器的選擇應(yīng)計(jì)及其負(fù)載和準(zhǔn)確度級(jí)別； （ 6）同類(lèi)產(chǎn)品應(yīng)盡量減少品種。 路器的選擇 在各 種電壓等級(jí)變電所的設(shè)計(jì)中，斷路器是最為重要的電氣設(shè)備，它是通斷故障電流和正常負(fù)荷電流的元件。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，對(duì)斷路器的要求是比較高的，不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開(kāi)斷負(fù)荷電流的能力，而且要求其在短路條件下，對(duì)短路電流有足夠的遮斷能力。 目前國(guó)產(chǎn)高壓斷路器按其滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為少油斷路器、多油斷路器、壓縮空氣斷路器、 空斷路器。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器的安裝地點(diǎn)、環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類(lèi)和型式，由于少油斷路器制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，維護(hù)工作量小，故在 3 220 壓等級(jí)中被廣泛采用。 0斷路器的選擇 主接線采用內(nèi)橋接線，變壓器一次側(cè)斷路器的最大長(zhǎng)期工作電流為： a x 查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 621頁(yè)，表 4擇 3臺(tái) 1600632 技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： 表 7600/632 路器參數(shù) 21 型號(hào) A） 開(kāi)斷電流 （ 開(kāi)斷容量（ 動(dòng)穩(wěn)定電流（ 熱穩(wěn)定電流（ 4S 固有分閘時(shí)間(s) 合閘時(shí)間(s) 3/1600 63 1600 20 2500 50 20 為電源為“無(wú)限大”系統(tǒng)， 1 ，取 。 短路時(shí)間 3 ，導(dǎo)體的發(fā)熱主要由短路電流的周期分量來(lái)決定，可以不計(jì)非周期分量的影響。 60600632 術(shù)數(shù)據(jù)比較如下表： 表 7路器計(jì)算數(shù)據(jù)比較表 計(jì)算數(shù)據(jù) 1600632 參數(shù) 2)(2 )(420 22 經(jīng)比較可見(jiàn)，所選斷路器滿(mǎn)足要求。 10斷路器選擇 (1)10線斷路器和母聯(lián)斷路器選擇 高壓斷路器的最大長(zhǎng)期工作電流 : m a 0 5 1 . 0 5 1 2 5 0 07 5 7 . 7 93 3 1 0 查高壓電器 ,表 三臺(tái)均選 2 8 1 0 / 1 0 0 0 型斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 7 8 1 0 / 1 0 0 0 斷路器參數(shù)表 22 型號(hào) N （ A） 開(kāi)斷電流 （ 開(kāi)斷容量(極限通過(guò)電流峰值（ 動(dòng)穩(wěn)定電流（ 熱穩(wěn)定電流（ 4S）（ 固有分閘時(shí)間 （ S） 合閘時(shí)間 （ S） 28 10 /1000 10 1000 20 300 50 50 20 路時(shí)間 3 ，導(dǎo)體的發(fā)熱主要由短路電流的周期分量來(lái)決定，可以不計(jì)非周期分量的影響。變壓器二次側(cè)計(jì)算數(shù)據(jù)與 2 8 1 0 / 1 0 0 0 型斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)比較如下表所示： 表 7路器計(jì)算數(shù) 據(jù)比較表 計(jì)算數(shù)據(jù) 2 8 1 0 / 1 0 0 0 的參數(shù) 2)(2 )(420 22 經(jīng)表中數(shù)據(jù)比較可知，所選 2 8 1 0 / 1 0 0 0 型斷路器滿(mǎn)足要求。 （ 2） 10按最大負(fù)荷電流（化工廠）進(jìn)行選擇： a x 查高壓電器 表 選擇 2 8 1 0 / 6 3 0 型斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 7 8 1 0 / 6 3 0 斷路器參數(shù)表 型號(hào) N （ A） 開(kāi)斷電流 （ 開(kāi)斷容量（ 極限通過(guò)電流峰值（ 動(dòng)穩(wěn)定電流（ 熱穩(wěn)定電流（ 4S）（ 固有分閘時(shí)間 （ S） 合閘時(shí)間 （ S） 28 10 / 630 10 630 20 300 50 50 20 23 所選斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)與線路計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)照如下表所示： 表 7路器計(jì)算數(shù)據(jù)比較表 計(jì)算數(shù)據(jù) 166301010 參數(shù) 2)(2 )(420 22 經(jīng)上表數(shù)據(jù)比較可知，所選 2 8 1 0 / 6 3 0 型斷路器滿(mǎn)足要求。 離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)也稱(chēng)刀閘，不能用來(lái)開(kāi)斷負(fù)荷電流和短路電流。在配電裝置中，主要用來(lái)在檢修設(shè)備時(shí)形成可見(jiàn)的空氣絕緣間隔。在等電位時(shí)可作為操作電器，有時(shí)也可切斷小電流。 根據(jù)最大長(zhǎng)期工作電流 ，查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 790頁(yè)，表 505 型隔離開(kāi)關(guān)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： 表 7型號(hào) 額定電壓 )(額定電流 )(動(dòng)穩(wěn)定電流峰值)(熱穩(wěn)定電流 )(2 00 60 600 50 14 隔離開(kāi)關(guān)安裝地點(diǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)與隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)比較如下表所示： 表 7算數(shù)據(jù)與隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)比較 計(jì)算數(shù)據(jù) 600605 的參數(shù) 0kA 2)(2 )(214 22 經(jīng)上表數(shù)據(jù)比較可知，所選 600605 型隔離開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足要求。 24 感器的選擇 壓互感器的選擇 電壓互感器的選擇是根據(jù)額定電壓、裝置種類(lèi)、構(gòu)造形式、準(zhǔn)確度級(jí)以及按副邊負(fù)載選擇。 根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 式選擇規(guī)定： 6 20電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)。在高壓開(kāi)關(guān)柜中或布置地位狹窄的地方，可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時(shí)，一般采用三相五柱式電壓互感器。 三相三柱式接線圖無(wú)開(kāi)口三角形。此種接線不能用于供電絕緣檢查電壓表，不允許將電壓互感 器高壓側(cè)中性點(diǎn)接地。由于 10壓互感器除供測(cè)量?jī)x表外，還用來(lái)作為電網(wǎng)對(duì)地絕緣監(jiān)視，因此本次設(shè)計(jì) 10主二次繞組 電器的電壓線圈，開(kāi)口三角形構(gòu)成零序電壓濾過(guò)器，用于絕緣檢查，其接線如圖所示： 經(jīng)過(guò)選擇， 60電壓互感器為 60， 10線電壓互感器為 表 7壓互感器的主要參數(shù) 型號(hào) 最大容量(額定電壓 試驗(yàn)電壓 二次負(fù)荷 剩余電壓繞組 初級(jí) 次級(jí) 剩余 1 雷電 P 輸出 確度 000 50 150 250 300 100 3P 型號(hào) 額定電壓（ 最大輸出次負(fù)荷（ 連接組標(biāo)號(hào) 初級(jí)繞組 次級(jí)繞組 輔助繞組 1級(jí) 3級(jí) YN,助繞組接成開(kāi)口三角形 0 960 120 200 480 （注：由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，互感器本身并 25 不遭受短路電流的作用，因此不需要校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定。） 電壓互感器型號(hào)如下： C 瓷箱式； 5 設(shè)計(jì)序號(hào)； 60 10 流互感器的選擇 電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)電壓等級(jí)和電流互感器安裝處的最大長(zhǎng)期工作電流進(jìn)行選擇。 0電流互感器的選擇 （ 1）根據(jù)電壓等級(jí)和電流互感器安裝處最大長(zhǎng)期工作電流 ，查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 484 頁(yè)，表 3用60電流互感器，將 60電流互感器安裝于變壓器回路和橋形回路。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： 表 7電流互感器參數(shù) 型號(hào) 次級(jí)組合 額定變 流比 準(zhǔn)確級(jí) 次 10%倍數(shù) 二次負(fù)荷 1S 熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 二次負(fù)荷 倍數(shù) 3 (300600)/5 D 0 75 150 1 5 （ 2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) N 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。 26 （ 3）熱穩(wěn)定校驗(yàn) )( 61)753 0 0()( 2221 h )(22 即 221 )(，熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格。 故所選電流互感器滿(mǎn)足要求。 0電流互感器的選擇 （ 1） 10電流互感器根據(jù)安裝地點(diǎn)的最大長(zhǎng)期工作電流 和 進(jìn)行選擇，經(jīng)查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)，524頁(yè)，表 332頁(yè)，表 3用 10電流互感器用于變壓器和母聯(lián)回路，其額定電流比為 51000 。選用 101電流互感器用于不同的饋出線上，其額定電流比為 5200 。 兩種電流互感器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： 表 7電流互感器參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（ 額定變流 比 次級(jí)組 準(zhǔn)確級(jí) 10%倍數(shù) 二次負(fù)荷 1S 熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)倍數(shù) 3 0 1000/5 0 5/D 0 5 10 1 2 50 90 0 200/5 0 5/B 0 5 0 4 90 160 （ 2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 10 51000 的電流互感器 N 101 5200 的電流互感器 N 故兩種電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)均合格。 27 （ 3）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 10 51000 的電流互感器 )(2 5 0 01)501 0 0 0()( 2221 h )(22 即 221 )(，熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格。 101 5200 的電流互感器 )(3 2 41)902 0 0()( 2221 h )(22 即 221 )(，熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格。 故所選用的兩種電流互感器滿(mǎn)足要求。 雷器的選擇 列普通閥式避雷器，用于保護(hù)相應(yīng)額定電壓的交流變、配電設(shè)備的絕緣，以免受大氣過(guò)電壓的損害。 列避雷器用于保護(hù)配電變壓器和電纜頭等電氣設(shè)備免受大氣過(guò)電壓的損害。 避雷器只根據(jù)系統(tǒng)額定電壓進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)變電所 60Z 60型， 10選用 10型避雷器。 表 7雷器的主要參數(shù) 型號(hào) 額 定電壓有效值（ 滅弧電壓有效值（ 工頻放電電壓有效值（ 沖擊放電電壓峰值（ 0 0s）不大于（ 8/20雷電沖擊波殘壓峰值不大于（ 泄漏或電導(dǎo)電流 （ A） 不小于 不大于 5028 0 60 40 173 220 227 250 400600 0 10 6 31 50 47 50 10 雷器型號(hào)含義： F 閥型避雷器； Z 電站用； S 變電所用； 60/10 額定電壓（ 壓開(kāi)關(guān)柜的選擇 6 35 35電力系統(tǒng)中，作電能的接受、分配的通、斷和監(jiān)視及保護(hù)之用。 選擇高壓開(kāi)關(guān)柜根據(jù)使用環(huán)境決定選戶(hù)內(nèi)還是戶(hù)外型。根據(jù)開(kāi)關(guān)柜數(shù)量的多少和可靠性的要求，確定使用固定式還是手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜。固定式開(kāi)關(guān)柜價(jià)格便宜，對(duì)開(kāi)關(guān)柜臺(tái)數(shù)少的變電所盡量選用固定式開(kāi)關(guān)柜。結(jié)合本變電所主接線方案，結(jié)合控制、計(jì)量、保護(hù)、信號(hào)等方面要求選擇 10設(shè)備的型號(hào)盡量作到統(tǒng)一。 10的所有出線架空線選用一個(gè)型號(hào)的開(kāi)關(guān)柜。本設(shè)計(jì)初選六種開(kāi)關(guān)柜， 分別為變壓器 10段母聯(lián)回路柜、架空出線柜、所用變壓器柜、電壓互感器及避雷器柜、補(bǔ)償電容器柜。 線的選擇 母線起匯集和分配電能的作用。 35以下變電所的各種高壓配電裝置的母線，主要采用硬母線和軟母線兩種型式，其中硬母線有銅、鋁兩種材料。根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定第 7 頁(yè)第 規(guī)定： 20以下回路的正常工作電流在4000選用矩形硬導(dǎo)體。 29 矩形導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與母線的布置方式有關(guān)。三相水平布置導(dǎo)體豎放與三相水平布置導(dǎo)體平放相比，前者散熱較好， 載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度低，而后者情況正好相反。若三相導(dǎo)體垂直布置且導(dǎo)體豎放時(shí)，散熱較好，載流量較大、機(jī)械強(qiáng)度高，但配電裝置的高度增加，安裝困難，所以本變電所采用三相水平布置且導(dǎo)體平放。 對(duì)于 60據(jù)供用電工程 配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體（ 20m 以下）按最大長(zhǎng)期工作電流選擇截面外，其余導(dǎo)體的截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇?！?按最大長(zhǎng)期工作電流選擇匯流母線 25 0 a x 查電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 340頁(yè)，表 8用 矩形鋁母線，水平放置。 經(jīng)過(guò)計(jì)算，母線初選為 63 放。 穩(wěn)定校驗(yàn) 導(dǎo)體的最小允許截面應(yīng)小于 能滿(mǎn)足熱穩(wěn)定要求，其由下式確定： m （ 7 式中 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 K= I S）。 查電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 340頁(yè)，表 8集膚效應(yīng)系數(shù) 02.1 AI 1080 正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體的最高溫度為： 30 1 0 7()3880(38)( 22m a 查電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) 337頁(yè)，表