49.5MW風(fēng)電場(chǎng)變電所電氣部分設(shè)計(jì)

1、大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）模板 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 原創(chuàng)論文 題 目：49.5MW風(fēng)電場(chǎng)變電所電氣部分設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心： 河北奧鵬學(xué)習(xí)中心20層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2009 年 秋 季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011年09月10日 III49.5MW風(fēng)場(chǎng)升壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)目 錄內(nèi)容摘要1 緒論11.1 風(fēng)能的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)11.2 風(fēng)電場(chǎng)變電站的研究背景11.3 本次論文的主要工作22 風(fēng)場(chǎng)升壓變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容32.1 變電所的總體分析及主變選擇32.2 電氣主接線的選擇32.3

2、 短路電流計(jì)算32.4 電氣設(shè)備選擇32.5 配電裝置設(shè)計(jì)32.6 防雷與接地43 變電所的總體分析及主變選擇53.1 變電所的總體情況分析53.2主變壓器容量的選擇53.3主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇54 電氣主接線設(shè)計(jì)74.1 引言74.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的原則和基本要求74.3 電氣主接線設(shè)計(jì)說(shuō)明85 短路電流計(jì)算135.1 短路電流計(jì)算的目的135.2 變電所短路電流計(jì)算136 電氣設(shè)備的選擇186.1 電氣設(shè)備選擇的依據(jù)186.2 開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇216.3 開(kāi)關(guān)設(shè)備的校驗(yàn)277 配電裝置307.1 配電裝置的圖示307.2 配電裝置的設(shè)計(jì)要求307.3 配電裝置的分類(lèi)318 升壓變電站的防雷與

3、接地358.1 直擊雷保護(hù)358.2 雷電入侵波保護(hù)358.3 接地電阻設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)358.4 本變電站防雷與接地設(shè)計(jì)369 結(jié)論38參考文獻(xiàn)39內(nèi)容摘要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求及結(jié)合工程實(shí)際,本次設(shè)計(jì)為典型的49.5MW風(fēng)電場(chǎng)升壓變電站電氣部分設(shè)計(jì)。本期按發(fā)電機(jī)單臺(tái)容量1500kW計(jì)算，裝設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組33臺(tái)。每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)接一臺(tái)1600kVA升壓變壓器，將機(jī)端690V電壓升至35kV并接入35kV集電線路，經(jīng)3回35kV架空線路送至風(fēng)電場(chǎng)110kV升壓站。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。電氣主接線是由變

4、壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的,電氣主接線的不同形式，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定等都有決定性的影響。本次設(shè)計(jì)變電站有1臺(tái)主變壓器，1個(gè)出線間隔、1個(gè)主變進(jìn)線間隔、1個(gè)PT間隔、35kV配電裝置一列、無(wú)功補(bǔ)償裝置一套。變電站內(nèi)分為110kV、35kV、0.69kV、0.4kV共四個(gè)電壓等級(jí)。本文是在劉鳳麗恩師的精心指導(dǎo)下完成的。劉老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、知識(shí)廣博、善于捕捉新事物、新的研究方向,在設(shè)計(jì)思路上給了我很多的指導(dǎo)和幫助。劉老師一絲不茍的治學(xué)態(tài)度、對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求的敬業(yè)精神給我留下了深刻的印象。

5、在此，我對(duì)恩師表示最崇高的敬意和最誠(chéng)摯的感謝！關(guān)鍵詞：主接線；短路電流；電氣設(shè)備；配電裝置；架空線路；防雷與接地1 緒論 1.1 風(fēng)能的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)風(fēng)能是可再生能源技術(shù)中最成熟的一種能源技術(shù),對(duì)于應(yīng)對(duì)那些與傳統(tǒng)能源有關(guān)的迫在眉睫的環(huán)境和社會(huì)影響,風(fēng)電是個(gè)切實(shí)可行,立竿見(jiàn)影的解決方案。風(fēng)力發(fā)電就是利用風(fēng)力機(jī)獲取風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再利用發(fā)電機(jī)將風(fēng)力機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出的生產(chǎn)過(guò)程。目前風(fēng)電場(chǎng)的分布已遍布全球，風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)目已成千上萬(wàn)，最大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)可上百萬(wàn)千瓦級(jí)，例如我國(guó)甘肅玉門(mén)的特大型風(fēng)電項(xiàng)目。截至2010年底，中國(guó)全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182.7萬(wàn)千

6、瓦，首次超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一。從2005年開(kāi)始，中國(guó)的風(fēng)電總裝機(jī)連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)翻番。風(fēng)電場(chǎng)所發(fā)出的綠色無(wú)污染電力，可改善當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的多元化，提高電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電的比例，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供保證。風(fēng)能是清潔的、可再生的能源，開(kāi)發(fā)風(fēng)能符合國(guó)家環(huán)保、節(jié)能政策，風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)可有效減少常規(guī)能源尤其是煤炭資源的消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，營(yíng)造出山川秀美的旅游勝地。風(fēng)電場(chǎng)本身也可以成為一個(gè)獨(dú)特的旅游景點(diǎn)，促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。1.2 風(fēng)電場(chǎng)變電站的研究背景隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)或電力用戶的相互聯(lián)系越來(lái)越緊密。掌握風(fēng)電場(chǎng)電氣部分具有相當(dāng)重要的意義

7、。單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力是有限的，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電都是在風(fēng)電場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)的，風(fēng)電場(chǎng)是在一定的地域范圍內(nèi)，由同一單位經(jīng)營(yíng)管理的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及配套的輸變電設(shè)備、建筑設(shè)施、運(yùn)行維護(hù)人員等共同組成的集合體。變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)的基本生產(chǎn)單位，變電站將電能變換后分配電網(wǎng)。變電站不僅僅包括電能生產(chǎn)、變換的部分，還包括其自身消耗電能的部分，即所用電。風(fēng)電廠的所用電包括維持風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行及安排檢修維護(hù)等生產(chǎn)用電和風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)人員在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的生活用電等。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)可以分為4個(gè)主要部分：風(fēng)電機(jī)組、集電線路、升壓變電站及所用電系統(tǒng)。風(fēng)電機(jī)組除了風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)以外，還包括變頻器和對(duì)應(yīng)的機(jī)組升壓變壓器，目前風(fēng)電

8、場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身輸出電壓為690V，經(jīng)過(guò)機(jī)組升壓變壓器將電壓升高到35kV；集電線路將風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)的電能按組收集起來(lái)，每組包含的風(fēng)電機(jī)組數(shù)目大體相同，一般可由每臺(tái)35kV升壓變壓器高壓側(cè)經(jīng)高壓電纜直接并聯(lián)，匯集到35kV架空線路輸送到升壓變電站；升壓變電站的主變壓器將集電系統(tǒng)匯集的電能再次升高到110kV接入電力系統(tǒng)。目前我國(guó)電力建設(shè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來(lái)越大，短路電流不斷增大，對(duì)電氣設(shè)備及系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實(shí)時(shí)性等要求越來(lái)越高，并表現(xiàn)出接線方案趨于簡(jiǎn)單；大量采用新的電氣一、二次設(shè)備；綜合自動(dòng)化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)。中國(guó)正在提高風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的并網(wǎng)能力，目標(biāo)是到2015年使風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)能力

9、達(dá)90GW。風(fēng)力發(fā)電是目前新能源開(kāi)發(fā)技術(shù)最為成熟、最具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。已成為公認(rèn)的戰(zhàn)略替代能源之一，是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要舉措1。1.3 本次論文的主要工作 了解風(fēng)電場(chǎng)的電氣特點(diǎn)，學(xué)習(xí)風(fēng)電場(chǎng)電氣部分的接線及設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備的選擇方法，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的安全運(yùn)行與可靠供電具有相當(dāng)重要的意義。本次論文進(jìn)行了變電站110kV升壓變電站主變壓器的選擇、電氣主接線方案的確定、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇（包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、導(dǎo)線的選擇及其校驗(yàn)）、配電裝置的設(shè)計(jì)、防雷與接地的設(shè)計(jì)，繪制了110kV升壓變電站的一次系統(tǒng)的主接線圖，設(shè)計(jì)過(guò)程中力求做到

10、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。 412 風(fēng)場(chǎng)升壓變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容經(jīng)濟(jì)發(fā)展電力先行,電力在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)計(jì)民生中的作用越來(lái)越受矚目,其中變電所是電力系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié),對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。變電所電氣部分設(shè)計(jì)包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置設(shè)計(jì)、防雷與接地設(shè)計(jì)等。2.1 變電所的總體分析及主變選擇本升壓變電站規(guī)劃占地面積為150*125mm2，有新建泥結(jié)石道路可以直通縣道。站內(nèi)主要有綜合控制樓、汽車(chē)與材料庫(kù)、110kV屋外配電裝置、主變壓器、35kV配電裝置、無(wú)功補(bǔ)償裝置、消防水泵房、污水處理

11、裝置、事故油池等建筑物。用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器稱為主變壓器。主變壓器是變電站中最為主要的電氣設(shè)備之一，在電氣設(shè)備的投資中占有較大比例，同時(shí)它還影響與之相配套的電氣裝置的投資。因此，對(duì)主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇至關(guān)重要。同時(shí)，它也是主接線方案確定的基礎(chǔ)。本期工程因風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量為49.5MW,所以設(shè)計(jì)一臺(tái)容量為50MVA的主變壓器。2.2 電氣主接線的選擇 電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(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)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。2.3 短路電流計(jì)算 擬定

12、主接線后，為了合理的選擇電氣設(shè)備，就必須進(jìn)行短路電流計(jì)算。短路計(jì)算點(diǎn)為通過(guò)電器設(shè)備的最大短路電流的地點(diǎn)，一般按三相短路電流計(jì)算。2.4 電氣設(shè)備選擇選擇適合本地使用的電氣設(shè)備，不僅需要考慮電氣設(shè)備的電氣參數(shù)要滿足正常工作時(shí)流過(guò)的電流，承載的電壓以及故障時(shí)所受到的高溫和電動(dòng)力的影響（短路后的大電流造成），還需要綜合考慮電氣設(shè)備所處的環(huán)境因素，如海拔、環(huán)境溫度、日照及風(fēng)速等。此外，也要注意電氣設(shè)備運(yùn)行可能給環(huán)境帶來(lái)的影響，如噪聲和電磁干擾等。2.5 配電裝置設(shè)計(jì)配電裝置可以理解為接受和分配電能的裝置，它是電氣主接線的具體實(shí)現(xiàn)，用于完成進(jìn)出線回路之間的連接。2.6 防雷與接地升壓變電站一旦遭受雷擊，

13、電氣設(shè)備的絕緣會(huì)毀壞，不但修復(fù)困難，而且會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的電能不能外送，可能會(huì)造成供電區(qū)域內(nèi)大面積、長(zhǎng)時(shí)間停電，波及電網(wǎng)，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。3 變電所的總體分析及主變選擇3.1 變電所的總體情況分析本期為一期工程，建設(shè)規(guī)模為49.5MW。本期工程發(fā)電機(jī)單臺(tái)推薦容量1500kW，共33臺(tái)。每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)接1臺(tái)1600kVA箱式變壓器，將機(jī)端690V電壓升至35kV，接入35kV集電線路，經(jīng)35kV架空線路送至風(fēng)電場(chǎng)升壓站。升壓變電站經(jīng)過(guò)1臺(tái)升壓主變壓器將電壓提高到110kV送至地方110kV電網(wǎng)。變壓器容量過(guò)大或臺(tái)數(shù)過(guò)多，會(huì)造成投資的浪費(fèi)，占地和運(yùn)行損耗增加；容量過(guò)小，則發(fā)出的電

14、能就無(wú)法全部送出到電力系統(tǒng)或滿足風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部負(fù)荷需求。因此，應(yīng)該合理地選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)3.2 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量的選擇應(yīng)根據(jù)在正常運(yùn)行時(shí)有最大功率通過(guò)時(shí)不過(guò)載的原則來(lái)確定，避免出現(xiàn)功率的“瓶頸現(xiàn)象”。同時(shí)過(guò)大的容量不僅會(huì)增加投資，而且還會(huì)加大有功和無(wú)功的損耗，增加運(yùn)行費(fèi)用，出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象?？紤]到風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)負(fù)荷率較低的實(shí)際情況，及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)在1左右，可以選擇等于風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電容量的主變壓器2。實(shí)際選擇變壓器容量是在根據(jù)上述原則選擇的的基礎(chǔ)上取相近并稍大的標(biāo)準(zhǔn)值。本期工程發(fā)電機(jī)容量為49.5MW, 所以選用一臺(tái)容量為50MVA的三相油浸式雙繞組有載調(diào)壓變壓器作為

15、主變壓器。3.3 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇3.3.1主變臺(tái)數(shù)的考慮原則: 變電站主變壓器的臺(tái)數(shù)可按如下原則確定：(1)對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所,在中、低壓側(cè)已經(jīng)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下,以裝兩臺(tái)主變?yōu)橐?；?duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)主變壓器的可能性；對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所,其主變基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級(jí)設(shè)計(jì),以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。(2) 對(duì)于只供電給二類(lèi)、三類(lèi)負(fù)荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺(tái)變壓器。(3) 對(duì)于供電負(fù)荷較大的城市變電站或有一類(lèi)負(fù)荷的重要變電站，應(yīng)選用兩臺(tái)相同容量的主變壓器，每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足一臺(tái)變壓器停運(yùn)后，另一臺(tái)變壓器能供給全部一類(lèi)負(fù)荷的需

16、要；在無(wú)法確定一類(lèi)負(fù)荷所占比重時(shí)，每臺(tái)變壓器的容量按計(jì)算負(fù)荷的60%-80%選擇。3.3.2本升壓變電站主變壓器具體分析情況如下：（1）本升壓變電站因目前只規(guī)劃一期工程，加之主變壓器運(yùn)行可靠性高，發(fā)生故障的幾率小，檢修周期長(zhǎng)，損耗低，所以在選擇時(shí)一般不考慮主變壓器的備用,故按一臺(tái)主變壓器進(jìn)行配置；（2）因風(fēng)場(chǎng)是將35kV電壓升至110kV，只有兩種電壓，所以選雙繞組變壓器即可滿足要求；（3）我國(guó)110kV及以上的電壓等級(jí)變壓器均采用Y形連接，35kV電壓采用連接，所以聯(lián)結(jié)組別選用；在變電站中,主變壓器接線組別采用,能限制三次諧波。如接線組別高、低壓側(cè)均采用全星形，則三次諧波無(wú)通路，因此將會(huì)引起

17、正弦波電壓畸變，并對(duì)通信設(shè)備發(fā)生干擾，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均會(huì)有影響3。（4）由于風(fēng)場(chǎng)發(fā)電多入地方電網(wǎng)，而地方多力多供應(yīng)不足，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，所以主變壓器可采用有載調(diào)壓裝置。高壓側(cè)有載調(diào)壓是改善電壓質(zhì)量、減少電壓波動(dòng)最有效的手段。（5）凡是能夠采用三相變壓器時(shí)都應(yīng)首先三相變壓器，在330kV及以下的電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器4。（6）對(duì)于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110kV及以上電壓等級(jí)均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。（7）由于風(fēng)場(chǎng)升壓變電站多處于風(fēng)場(chǎng)中心位置，常年風(fēng)資源盛行，散熱條件良好，冷卻方式采用自然風(fēng)冷即可滿足要求。綜合上述分析，本變壓站主變壓器選擇參數(shù)如下：型號(hào)額定

18、容量 KVA額定 電壓 -高壓（KV）額定 電壓 -低壓（KV）空載 損 耗kw空載電流 %負(fù)載損耗kw連接組別短路阻抗 %SZ11-50000/110500001108*1.25%38.5420.418410.54 電氣主接線設(shè)計(jì)4.1 引言電氣主接線是變電站電氣部分的主體,是電力系統(tǒng)中電能傳遞通道的重要組成部分之一；其連接方式的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體以及變電站本身的供電可靠性、運(yùn)行靈活性、檢修方便與否和經(jīng)濟(jì)合理性起著決定性的作用,同時(shí)也對(duì)變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有著很大的影響。電氣主接線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁瑣而復(fù)雜的綜合性工作，必須遵循國(guó)家的有關(guān)法律、法規(guī)、方針、

19、政策，依據(jù)相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)程，結(jié)合具體工程的不同情況、不同要求、按照嚴(yán)格的設(shè)計(jì)程序，由宏觀到微觀，逐步細(xì)化和充實(shí)，反復(fù)地比較和優(yōu)化，最后提出技術(shù)上先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的電氣主接線設(shè)計(jì)方案。4.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的原則和基本要求4.2.1電氣主接線設(shè)計(jì)的原則： 電氣主接線設(shè)計(jì)是變電站電氣設(shè)計(jì)的主體，必須以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家相關(guān)的法規(guī)、規(guī)程為準(zhǔn)則，結(jié)合工程的具體特點(diǎn)，全面地、綜合地加以分析，設(shè)計(jì)出可靠性高，運(yùn)行方便靈活而又經(jīng)濟(jì)合理的最佳方案。4.2.2主接線設(shè)計(jì)的基本要求：（1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)的基本要求，運(yùn)行實(shí)踐是電氣主接線可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期積累的運(yùn)行

20、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在評(píng)價(jià)可靠性時(shí)起決定性的作用。目前，常被選用的主接線類(lèi)型并不很多。在主接線設(shè)計(jì)中可以從以下幾方面加以考慮：1)任一斷路器檢修時(shí)，盡量不會(huì)影響其所在回路供電。2)斷路器或母線故障及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部二級(jí)負(fù)荷或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。3)盡量減少變電所全部停電的可能性。（2）靈活性 主接線應(yīng)該滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。1）調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路，靈活調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故、檢修以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。2）檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修不致影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供

21、電。3）擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(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，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并對(duì)一次和二次系統(tǒng)的改建工作量最小。（3）經(jīng)濟(jì)性 在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，還應(yīng)盡量做到經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性的考慮主要包括下列內(nèi)容：1）投資省 主接線力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器等一次設(shè)備；繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；采取限制短路電流的措施，以便選取價(jià)格較低的電氣設(shè)備或輕型電器。2）占地面積小。主接線設(shè)計(jì)中要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積小。3）電能損失少。在變電站中，電能損耗主要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合

22、理地選擇主變壓器的種類(lèi)、容量、數(shù)量，并盡量避免因兩次變壓而增加的電能損失。（4）其它方面的綜合考慮 其他應(yīng)考慮因素也很多，如:主要設(shè)備的供貨廠家、交通運(yùn)輸、環(huán)境、氣象、地震、地質(zhì)、地形及海拔高度等都會(huì)影響電氣主接線的設(shè)計(jì)，須綜合加以考慮5。4.3 電氣主接線設(shè)計(jì)說(shuō)明4.3.1 電氣主接線形式主接線形式可以分為兩大類(lèi)：有匯流母線和無(wú)匯流母線。匯流母線，簡(jiǎn)稱母線，是匯集和分配電能的設(shè)備。有匯流母線的接線形式便于實(shí)現(xiàn)多回路的集中。由于有母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)單、清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。一般進(jìn)出線數(shù)目大于4回。有匯流母線的接線形式包括：?jiǎn)文妇€、單母線分段、雙母線、雙母線分段、帶旁路母線等

23、。無(wú)匯流母線的接線形式使用開(kāi)關(guān)電器較少，占地面積少，但只適用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電站。無(wú)匯流母線的接線形式包括：?jiǎn)卧泳€、橋形接線、角形接線、變壓器-線路單元接線等。不同的接線方式?jīng)Q定于電壓等級(jí)及出線回路數(shù)。按電壓等級(jí)的高低和出線回路的多少，不同的接線形式有其大致的使用范圍。電氣主接線的常見(jiàn)形式：（1）單元接線 單元接線是最簡(jiǎn)單的接線形式，即發(fā)電機(jī)和主變壓器組成一個(gè)單元，發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能直接輸送給變壓器，經(jīng)過(guò)變壓器升壓后送給系統(tǒng)。（2）橋形接線 當(dāng)變配電裝置中只有兩條線路連接站內(nèi)兩臺(tái)主變壓器時(shí)，常采用橋形接線，此時(shí)這兩回進(jìn)線分別和兩條線路連接，形成了兩條線路-變壓器的供電路徑，在

24、這兩條供電路徑由橋形斷路器聯(lián)絡(luò)，根據(jù)橋形斷路器相對(duì)于變壓器和線路的安裝位置，又分為內(nèi)橋接線和外橋接線。內(nèi)橋接線的橋斷路器靠近變壓器，對(duì)于變壓器的投切需要操作兩臺(tái)斷路器，對(duì)于線路的操作只需要一臺(tái)斷路器，而外橋接線則相反，對(duì)于變壓器的投切操作一臺(tái)斷路器，線路則操作兩臺(tái)斷路器?？梢钥闯?，內(nèi)橋接線對(duì)于線路的操作較為簡(jiǎn)單，而外橋接線則易于操作主變，因此內(nèi)橋接線適用于變壓器不經(jīng)常切換，而線路較長(zhǎng)，故障概率較高所造成的線路需要經(jīng)常操作的場(chǎng)合；外橋接線適用于變壓器切換頻繁，或線路較短，故障概率小的場(chǎng)合，此外，當(dāng)線路有穿越功率時(shí)，也宜采用外橋接線。橋形接線采用的高壓斷路器數(shù)量小，4個(gè)回路只需要3臺(tái)斷路器，在容量

25、較小的發(fā)電廠、變電站經(jīng)常采用。（3）單母線接線 單母線接線以一條母線用為配電裝置中的電能匯集節(jié)點(diǎn)，是有母線接線形式中最簡(jiǎn)單的接線形式。單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單清淅、設(shè)備少、操作簡(jiǎn)單、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。但是單母線接線的可靠性較低，當(dāng)其中的任一斷路器檢修停運(yùn)，其所在回路必須停電，而當(dāng)母線或母線隔壁離開(kāi)關(guān)故障或檢修的時(shí)候，由于母線停運(yùn)，整個(gè)配電裝置都需要停電，也就有可能造成整個(gè)廠站的停電。單母線接線適用于電源數(shù)目較少、容量較波折場(chǎng)合，例如母線上只有一個(gè)電源的情況，也就是只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)變壓器的時(shí)候：1）6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回。2）35-66KV配電裝置的出線回路

26、數(shù)不超過(guò)3回3）110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)2回（4）單母線分段接線 在配電裝置中有多個(gè)電源存在的時(shí)候，單母線不在適用，此時(shí)可以將單母線根據(jù)電源的數(shù)目進(jìn)行分段，這就是單母線分段接線形式。單母線分段的數(shù)目由電源的數(shù)量和容量決定，分段數(shù)目越多，母線停電的范圍越小，但是斷路器的數(shù)目也越多，配電裝置和運(yùn)行也越復(fù)雜。因此一般以2-3段為宜；同時(shí)也需要注意，為了減少功率在分配斷路器上的流動(dòng)，電源和負(fù)荷要盡量分配到每條母線上，以保證母線間的功率平衡。單母線分段接線具有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 重要用戶可以從兩段母線上引出兩個(gè)回路，由不同的電源供電。2） 當(dāng)一段母線發(fā)生故障或需要要檢修的時(shí)候，分段斷路器

27、可以斷開(kāi)，保證另一段母線的正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)，單母線分段接線相對(duì)單母線接線，可靠性和靈活性都有提高。但是此時(shí)，當(dāng)一段母線故障的時(shí)候，其所連接的回路依然需要停電；同時(shí)重要負(fù)荷采用雙回線時(shí)，常使得架空線路出線交叉跨越，為了使得兩段母線負(fù)荷和電源均衡配置，在擴(kuò)建的時(shí)候需要向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。單母線分段接線的適用范圍如下：1）6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上。2）35-66KV配電裝置的出線回路數(shù)為4-8回。3）110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)為3-4回。（5）雙母線接線 單母線分段接線在母線故障的時(shí)候雖然保證了部分負(fù)荷的供電，但是故障母線所連的回路依然需要停運(yùn)，在可靠性要求較高的情

28、況下無(wú)法滿足要求，而雙母線接線可以解決上述問(wèn)題。每個(gè)回路通過(guò)一個(gè)斷路器和兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)和兩條母線相連，母線之間通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接，此時(shí)回路的分合由斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而回路運(yùn)行于那條母線則由母線隔離開(kāi)關(guān)決定。除了母線檢修情況以外，雙母線接線在運(yùn)行時(shí)一般采用固定連接運(yùn)行方式，即兩條母線運(yùn)行，通過(guò)母線并列，電源和負(fù)荷平均分配在兩條母線上。相對(duì)于單母線接線及單母線分段接線，雙母線接線具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）供電可靠，由于任意回路可以和兩條母線聯(lián)系，通過(guò)兩個(gè)母聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)的倒閘操作，可以使得回路靈活地在兩條母線間切換，也就使得檢修任一母線只停母線本身，不至于造成供電中斷，而當(dāng)故障的時(shí)候，可以迅速地將停電回路倒到另

29、一條帶電母線上，減少了故障的影響。2）調(diào)度靈活，每個(gè)回路都可以運(yùn)行于任一母線，也就使得電源和負(fù)荷可以錄活地在母線上分配，這就可以靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行方式的調(diào)度及潮流變化的需求。3）擴(kuò)建方便，相對(duì)于單母線分段接線，向任一方向擴(kuò)建都不影響電源和負(fù)荷的平均分配，不會(huì)引起原有回路的停電；當(dāng)存在雙回架空線時(shí)可以順序布置，不會(huì)出現(xiàn)單母線分段接線所導(dǎo)致的交叉跨越。4）便于試驗(yàn)，當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)試驗(yàn)的時(shí)候，可以將該回路單獨(dú)接于一條母線進(jìn)行試驗(yàn)。雙母線接線適用于回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率大、母線故障后要求迅速恢復(fù)供電、母經(jīng)線或母線設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有

30、一定要求的情況下采用，各個(gè)電壓等級(jí)采用的具體條件如下：1）6-10KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大的時(shí)候，出線需要加裝電抗器時(shí)。2）35-66KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò)8回時(shí)；或連接電源較多，負(fù)荷較大時(shí)。3）110-220KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)在5回及以上時(shí)，或在系統(tǒng)中具有重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上。（6）雙線線分段接線 當(dāng)220KV進(jìn)出線回路數(shù)甚多時(shí)，為了減少母線故障時(shí)候的停電范圍，需要對(duì)雙母線進(jìn)行分段，原則如下：1）當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為10-14回時(shí)，在一組母線上用斷路器分段。2）當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為15回及以上時(shí)，兩組母線都分段。3）為限制220KV母線短路電流或系統(tǒng)解列運(yùn)行的要求，可

31、根據(jù)需要將母線分段6。4.3.2風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線設(shè)計(jì)：（1）風(fēng)電機(jī)組的電氣接線 這里的風(fēng)電機(jī)組除了包括風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)以外，還包括變頻器和對(duì)應(yīng)的機(jī)組升壓變壓器。目前，風(fēng)電場(chǎng)的主流風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身輸出電壓為690V，經(jīng)過(guò)機(jī)組升壓變壓器將電壓升高到35kV。這樣風(fēng)電機(jī)組的接線大都采用單元接線。一般情況下，多采用一機(jī)一變，即一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配備一臺(tái)箱式變壓器。（2）集電線路及其接線 集電系統(tǒng)將風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)的電能按組收集起來(lái)。分組采用位置就近原則，每組包含的風(fēng)電機(jī)組數(shù)目大體相同，多為11臺(tái)。多組機(jī)群的輸出匯集到35kV母線，再經(jīng)35kV架空線路輸送到升壓變電站。當(dāng)然，采用地下電纜還是架空線，還要看風(fēng)電場(chǎng)的

32、具體情況。架空線路投資低，但在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)需要條形或格形布置，不利于設(shè)備檢修，也不美觀；采用直埋電力電纜敷設(shè)，風(fēng)電場(chǎng)景觀較好，但投資較高。就接線形式而言，風(fēng)電場(chǎng)集電環(huán)節(jié)的接線多為單母線分段接線。每段母線的進(jìn)線，是各箱式變電所匯集的多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的并聯(lián)輸出，每一組機(jī)群的箱式變電所提供匯流母線的一條進(jìn)線，每段母線的出線是一條通向升壓變電站的35kV輸出線路。（3）升壓變電站的主接線 升壓變電站的主變壓器將集電線路匯集的電能再次升高到110kV接入電力系統(tǒng)。就接線形式而言，風(fēng)電場(chǎng)升壓站的主接線多為單母線接線或單母線分段接線（有擴(kuò)建工程時(shí)），取決于風(fēng)電機(jī)組的分組數(shù)目。（4）風(fēng)電場(chǎng)所用電的主接線 風(fēng)電場(chǎng)的所用

33、電包括維持風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行及安排檢修維護(hù)等生產(chǎn)用電和風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)人員在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的生活用電等，也就是風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)自用電的部分，電壓為400V的電壓等級(jí)，主接線采用單母線分段接線，負(fù)荷分配在兩段母線上，兩段母線通過(guò)母線橋連接起來(lái)。5 短路電流計(jì)算5.1 短路電流計(jì)算的目的5.1.1短路電流的計(jì)算目的有以下幾點(diǎn):1）電氣接線方案的比較和選擇2）選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備3）選擇和校驗(yàn)載流導(dǎo)體4）繼電保護(hù)的選擇與整定5）接地裝置的設(shè)計(jì)及確定中性點(diǎn)接地方式6）計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺7）確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距8）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓5.1.2概念短路：是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地的系

34、統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流 ，大小并取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。5.1.3分類(lèi)三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有 4 種基本類(lèi)型：三相短路，兩相短路，單相對(duì)地短路和兩相對(duì)地短路。其中三相短路時(shí)，三相回路依舊對(duì)稱，因而又稱對(duì)稱短路，其余三類(lèi)均屬不對(duì)稱短路。在中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，以一相對(duì)地的短路故障最多，約占全部故障的90。在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)絡(luò)中，短路故障主要是各種相間短路。發(fā)生短路時(shí),電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需35秒。在這一暫態(tài)過(guò)程中，短路電流的變化很復(fù)雜。它有多種分量，其計(jì)算需采用電子計(jì)算機(jī)。在短路后約半個(gè)周波（0.01秒）時(shí)將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)

35、值，稱為沖擊電流。它會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，其大小可用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備在發(fā)生短路時(shí)機(jī)械應(yīng)力的動(dòng)穩(wěn)定性。5.2 變電所短路電流計(jì)算5.2.1計(jì)算條件（1）假設(shè)系統(tǒng)有無(wú)限大的容量。用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計(jì)算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。具體規(guī)定: 對(duì)于335KV級(jí)電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無(wú)限大.只要計(jì)算35KV及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗。（2）在計(jì)算高壓電器中的短路電流時(shí),只需考慮變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對(duì)于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時(shí)才需計(jì)入電阻,一般情況下也只計(jì)電抗而忽略電阻。（3）短路電流計(jì)算公式或計(jì)算圖表,都以三相短路為計(jì)算條件

36、。因?yàn)閱蜗喽搪坊蚨喽搪窌r(shí)的短路電流都小于三相短路電流。能夠分?jǐn)嗳喽搪冯娏鞯碾娖?一定能夠分?jǐn)鄦蜗喽搪冯娏骰蚨喽搪冯娏鳌?.2.2簡(jiǎn)化計(jì)算法即使設(shè)定了上述假設(shè)條件,要正確計(jì)算短路電流還是十分困難,對(duì)于一般用戶也沒(méi)有必要.一些設(shè)計(jì)手冊(cè)提供了簡(jiǎn)化計(jì)算的圖表.省去了計(jì)算的麻煩.用起來(lái)比較方便.但要是手邊一時(shí)沒(méi)有設(shè)計(jì)手冊(cè)就可以借助“口訣式”的計(jì)算方法,只要記牢7句口訣,就可掌握短路電流計(jì)算方法.下面先了解一些基本概念. （1）主要參數(shù)三相短路容量 (MVA) 簡(jiǎn)稱短路容量校核開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗳萘?三相短路電流周期分量有效值(KA ) 簡(jiǎn)稱短路電流校核開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯娏骱蜔岱€(wěn)定三相短路第一周期全電流有效值(KA)

37、 簡(jiǎn)稱沖擊電流有效值校核動(dòng)穩(wěn)定三相短路第一周期全電流峰值(KA) 簡(jiǎn)稱沖擊電流峰值校核動(dòng)穩(wěn)定 X電抗() 其中系統(tǒng)短路容量和計(jì)算點(diǎn)電抗X是關(guān)鍵. （2） 標(biāo)么值計(jì)算時(shí)選定一個(gè)基準(zhǔn)容量(Sjz)和基準(zhǔn)電壓(Ujz)。將短路計(jì)算中各個(gè)參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值(相對(duì)于基準(zhǔn)量的比值),稱為標(biāo)么值?；鶞?zhǔn)容量： Sjz =100 MVA基準(zhǔn)電壓： Ujz規(guī)定為8級(jí)： 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kV有了以上兩項(xiàng), 由公式S=1.73*U*I，所以各級(jí)電壓的基準(zhǔn)電流即可計(jì)算出來(lái)。1） 標(biāo)么值計(jì)算容量標(biāo)么值 S* =S/.例如:當(dāng)10KV母線上短

38、路容量為200 MVA時(shí),其標(biāo)么值容量S* = 200/100=2.電壓標(biāo)么值 U*= U/ ; 電流標(biāo)么值 I* =I/2）無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算公式短路電流標(biāo)么值: I*d = 1/X* (總電抗標(biāo)么值的倒數(shù)).短路電流有效值: = * I*d=/ x*(KA)當(dāng)1000KVA以上變壓器二次側(cè)短路時(shí),沖擊系數(shù),取1.8沖擊電流有效值: = 1.52 沖擊電流峰值: =1.41* *=2.55 (kA)當(dāng)1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí),沖擊系數(shù),取1.3沖擊電流有效值: =1.09 (kA)沖擊電流峰值: =1.84 (kA)掌握了以上知識(shí),就能進(jìn)行短路電流計(jì)算了.公式不多,

39、又簡(jiǎn)單.關(guān)鍵在于知道短路點(diǎn)的總電抗，一種方法是查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),從中可以找到常用變壓器、輸電線路及電抗器的電抗標(biāo)么值.求得總電抗后,再用以上公式計(jì)算短路電流；設(shè)計(jì)手冊(cè)中還有一些圖表,可以直接查出短路電流.（3） 口訣式簡(jiǎn)化算法1）系統(tǒng)電抗的計(jì)算方法：系統(tǒng)電抗，百兆為一。容量增減，電抗反比。100除以系統(tǒng)容量例：基準(zhǔn)容量 100MVA。當(dāng)系統(tǒng)容量為100MVA時(shí)，系統(tǒng)的電抗為*=100/1001；當(dāng)系統(tǒng)容量為200MVA時(shí)，系統(tǒng)的電抗為*=100/2000.5；當(dāng)系統(tǒng)容量為無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)的電抗為*=100/0 系統(tǒng)容量單位：MVA系統(tǒng)容量應(yīng)由當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)提供。當(dāng)不能得到時(shí)，可將供電電源出線開(kāi)關(guān)的開(kāi)

40、斷容量作為系統(tǒng)容量。如已知供電部門(mén)出線開(kāi)關(guān)為W-VAC 12KV 2000A 額定分?jǐn)嚯娏鳛?0KA。則可認(rèn)為系統(tǒng)容量S=1.73*40*10=692MVA, 系統(tǒng)的電抗為*=100/6920.144。2）變壓器電抗的計(jì)算110KV, 10.5除以變壓器容量；35KV, 7除以變壓器容量；10KV(6KV), 4.5除以變壓器容量。例：一臺(tái)35KV 3200KVA變壓器的電抗X*=7/3.2=2.1875一臺(tái)10KV 1600KVA變壓器的電抗X*=4.5/1.6=2.813變壓器容量單位：MVA這里的系數(shù)10.5，7，4.5 實(shí)際上就是變壓器短路電抗的數(shù)。不同電壓等級(jí)有不同的值3）電抗器電抗

41、的計(jì)算電抗器的額定電抗除以額定容量再打九折。例：有一電抗器 U=6KV I=0.3KA 額定電抗 X=4%。額定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 電抗器電抗X*=(4/3.12)*0.9=1.15電抗器容量單位：MVA4）架空線路及電纜電抗的計(jì)算架空線：6kV，等于公里數(shù)；10KV，取1/3；35kV，取 3；電纜：按架空線再乘0.2。例：10KV 6km架空線。架空線路電抗X*=6/3=210KV 0.2km電纜。電纜電抗X*=(0.2/3)*0.2=0.013。這里作了簡(jiǎn)化，實(shí)際上架空線路及電纜的電抗和其截面有關(guān)，截面越大電抗越小5）短路容量的計(jì)算電抗之和，去除100。例

42、：已知短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 X*=2, 則短路點(diǎn)的短路容量：=100/2=50 MVA。短路容量單位：MVA6）短路電流的計(jì)算6KV，9.2除以電抗；10KV，5.5除以電抗；35KV，1.6除以電抗； 110KV，0.5除以電抗。0.4KV，150除以電抗例：已知一短路點(diǎn)前各元件電抗標(biāo)么值之和為 X*=2, 短路點(diǎn)電壓等級(jí)為6KV,則短路點(diǎn)的短路電流 Id=9.2/2=4.6kA。短路電流單位：KA7）短路沖擊電流的計(jì)算當(dāng)1000KVA以上變壓器二次側(cè)短路時(shí), 沖擊電流有效值: = 1.52 沖擊電流峰值: =2.55 (kA)當(dāng)1000KVA及以下變壓器二次側(cè)短路時(shí), 沖擊電流有

43、效值: =1.09 (kA)沖擊電流峰值: =1.84 (kA)例：已知短路點(diǎn)(1600KVA變壓器二次側(cè))的短路電流 Id=4.6KA，則該點(diǎn)沖擊電流有效值=1.521.52*4.66.992kA,沖擊電流峰值 =2.55=2.55*4.6=11.73kA?？梢?jiàn)短路電流計(jì)算的關(guān)鍵是算出短路點(diǎn)前的總電抗(標(biāo)么值)，但一定要包括系統(tǒng)電抗7。5.2.3本風(fēng)場(chǎng)升壓變電站短流電流計(jì)算根據(jù)接入系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析,經(jīng)過(guò)短路電流計(jì)算，風(fēng)場(chǎng)升壓變電站接入電力系統(tǒng)后，電網(wǎng)短路水平不大，不影響相關(guān)變電站的設(shè)備選型。風(fēng)電場(chǎng)110kV母線遠(yuǎn)景最大三相短路電流為6.26kA，35kV母線最大三相短路電流7.5kA。故本期工程

44、110kV設(shè)備短路水平按31.5kA設(shè)計(jì)；35kV短路電流水平也按31.5kA設(shè)計(jì)。6 電氣設(shè)備的選擇6.1 電氣設(shè)備選擇的依據(jù)電氣主接線是由導(dǎo)體和電氣設(shè)備連接而構(gòu)成的電路。選擇適合本地使用的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，不僅需要考慮電氣設(shè)備的電氣參數(shù)，要滿足正常工作時(shí)流過(guò)的電流，承載的電壓以及故障時(shí)所受到的高溫和電動(dòng)力的影響（短路后的大電流造成），還需要綜合考慮電氣設(shè)備所處的環(huán)境因素，如海拔、環(huán)境溫度、日照及風(fēng)速等。此外，也要注意電氣設(shè)備運(yùn)行可能給環(huán)境帶來(lái)的影響，如噪聲和電磁干擾。6.1.1電氣設(shè)備選擇的一般條件選擇適用的電氣設(shè)備，首先要確定其額定參數(shù)，使其可以長(zhǎng)期承載流過(guò)它的電流而不過(guò)熱，可以承受加于其

45、上的電壓而不致使設(shè)備絕緣受到損壞。同時(shí)，還要考慮設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境因素以應(yīng)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，只有這樣才能保證電氣設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。此外，必須考慮電力系統(tǒng)中短路所造成的巨大短路電流對(duì)系統(tǒng)的損害，要使電氣設(shè)備本身可以承受短路時(shí)的短時(shí)發(fā)熱和電動(dòng)力對(duì)設(shè)備的影響。在選擇電氣設(shè)備時(shí)，必須考慮下列各項(xiàng)原則：1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核，因地因網(wǎng)制宜原則；3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；5）同類(lèi)設(shè)備盡量減少品種，應(yīng)采取“一次配置到位，并留有裕度”的原則；6）重要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)從嚴(yán)把關(guān)原則，如為保證整個(gè)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展

46、，在選用550kV斷路器時(shí)，其額定開(kāi)斷電流一般應(yīng)不超過(guò)63kA；252kV斷路器，開(kāi)斷電流不超過(guò)50kA；126kV斷路器，開(kāi)斷電流不超過(guò)40（31.5）kA。對(duì)126kV支柱絕緣子強(qiáng)度應(yīng)選4-6kN；對(duì)252kV支柱絕緣子強(qiáng)度應(yīng)選6-8kN；對(duì)550kV支柱絕緣子強(qiáng)度應(yīng)選8-12kN8；7）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格；8）金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備宜選用加強(qiáng)絕緣型金屬封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜，柜體宜選用母線和斷路器具有獨(dú)立隔室的開(kāi)關(guān)柜，柜內(nèi)絕緣件應(yīng)采用阻燃絕緣材料，應(yīng)完備“五防”功能。6.1.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件（1）按照正常工作狀態(tài)選擇 對(duì)電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，首先要考慮其是否可以承受

47、流過(guò)的電流和加于其上的電壓：1）額定電壓 即電氣設(shè)備的額定電壓要大于設(shè)備安裝處的電網(wǎng)額定電壓2）額定電流 即運(yùn)行中的電氣設(shè)備額定電流不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流不同回路的持續(xù)電流需要分別計(jì)算。對(duì)于變壓器，其回路最大持續(xù)工作電流按照其額定電流的1.05倍計(jì)算，如果變壓器可能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行則按照1.3-2倍的變壓器額定電流確定；對(duì)于母聯(lián)斷路器回路，一般按照母線上最大一臺(tái)變壓器的確定；對(duì)于母線分段電抗器，應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該母線負(fù)荷所需電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50-80%；出線回路的除考慮正常電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。高壓電氣設(shè)備沒(méi)

48、有明確的過(guò)載能力，所以在選擇額定電流的時(shí)候，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式在回路持續(xù)工作電流的要求。此外，對(duì)于套管和絕緣子等承力設(shè)備還需要考慮其機(jī)械負(fù)載能力。（2）按照短路狀態(tài)校驗(yàn)由于短路以后電氣設(shè)備將承受比正常時(shí)候大很多的熱積累和電動(dòng)力，雖然時(shí)間很短，但仍可能對(duì)設(shè)備造成巨大破壞，因此，按照正常條件選出的電氣設(shè)備必須要校驗(yàn)一下其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定能力。一般來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)備在出廠時(shí)都會(huì)給定以下參數(shù)：1）設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間t，并以此校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性是否滿足要求： 式中，為實(shí)際計(jì)算得到的短路電流熱效應(yīng)。2）設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值及其有效值，以此校驗(yàn)電氣設(shè)備是否可以滿足動(dòng)穩(wěn)定的要求： 或式中，或?yàn)閷?shí)

49、際計(jì)算得到的沖擊電流幅值（kA）及其有效值（kA）和 需要由短路電流計(jì)算求得。計(jì)算短路電流時(shí)，需要考慮系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，按照最終的容量計(jì)算；計(jì)算時(shí)應(yīng)按能造成最大的短路電流的接線形式進(jìn)行分析；短路種類(lèi)一般取最嚴(yán)重的三相短路；同時(shí)需要考慮短路點(diǎn)的選取，要選能使通過(guò)設(shè)備的短路電流最大的情況。在計(jì)算時(shí)，需要選取合適的短路時(shí)間，一般考慮短路時(shí)間為保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器全開(kāi)斷時(shí)間之和即考慮到主保護(hù)可能拒動(dòng)，使得通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；而斷路器全開(kāi)斷時(shí)間為斷路器分閘命令發(fā)出促使斷路器機(jī)構(gòu)的跳閘線圈動(dòng)作，由此引發(fā)斷路器的各相觸頭分離直至觸頭間電弧完全熄滅的過(guò)程所需的時(shí)間，即

50、：式中，為斷路器的固有分閘時(shí)間，指斷路器從接受跳閘命令到跳閘機(jī)構(gòu)拉開(kāi)觸頭的時(shí)間；為斷路器觸頭開(kāi)始拉開(kāi)直至觸頭間電弧完全熄滅為止。對(duì)于以下幾種情況，也可以不去校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性：1） 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。2） 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，其回路電流被電阻限制。3） 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備。6.1.3電氣設(shè)備選擇的環(huán)境因素電氣設(shè)備必須能夠適應(yīng)工作場(chǎng)所的實(shí)際環(huán)境，因此，應(yīng)根據(jù)具體工作場(chǎng)院所的實(shí)際情況有針對(duì)性地選擇電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和、型式。對(duì)環(huán)境因素的考慮主要涉及以下方面：（1）溫度 目前我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)一般按周?chē)慕橘|(zhì)

51、溫度為 40考慮。當(dāng)環(huán)境溫度高于40時(shí)，每增高1，設(shè)備允許電流減少1.8%；當(dāng)環(huán)境溫度低于40是每降低1,設(shè)備的允許電流可增加0.5%，但是總的增量不能超過(guò)20%。在高寒地區(qū),應(yīng)選擇可以適應(yīng)最低溫度為-40的高寒電氣設(shè)備。在最高溫度超過(guò)40、長(zhǎng)期處于低濕度的干熱地區(qū)，應(yīng)選用型號(hào)后帶“TA”字樣的干熱型產(chǎn)品。（2）日照 屋外高壓電氣設(shè)備在日照的作用下將產(chǎn)生附加溫升，由于電氣鳳備的發(fā)熱試驗(yàn)是在避免陽(yáng)光直射的條件下進(jìn)行的，因此當(dāng)設(shè)備提供的額定載流量未考慮日照時(shí)，在電氣設(shè)計(jì)中可以按電氣設(shè)備額定電流值的80%滿足電流要求來(lái)選擇設(shè)備。（3）風(fēng)速 一般高壓電氣設(shè)備可在風(fēng)速不大于35m/s的環(huán)境下正常運(yùn)行。當(dāng)

52、最大風(fēng)速超過(guò)35m/s時(shí)，除向向制造廠商提出特殊訂貨外，還應(yīng)在設(shè)計(jì)和布置時(shí)采取有效防護(hù)措施，如降低安裝高度、加強(qiáng)基礎(chǔ)固定。（4）冰雪 在積雪和覆冰嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)采取措施防止冰串引起瓷件絕緣發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)。（5）濕度 一般高壓電氣設(shè)備可在環(huán)境溫度為20、環(huán)境濕度為90%的環(huán)境中使用。在沿海地區(qū)，當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)一般產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，可選用型 號(hào)后標(biāo)有“TH”的濕熱帶型高壓電氣設(shè)備。（6）污穢 電氣設(shè)備工作于污穢環(huán)境時(shí)，要考慮環(huán)境可能給電氣設(shè)備帶來(lái)的化學(xué)腐蝕。根據(jù)鹽密和泄漏比距，變電所的污穢等級(jí)可以分為：1、2、3級(jí)。根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)采取以下措施：增大電瓷絕緣的有效泄漏比距或選用有利于防污的電瓷造型

53、，如采用半導(dǎo)體、大小傘、大傾角、鐘罩等特制絕緣子；采用屋內(nèi)配電裝置，2級(jí)及以上污穢區(qū)的66-110KV配電裝置采用屋內(nèi)型。（7） 對(duì)安裝在海拔高度超過(guò)1000m地區(qū)的電氣設(shè)備外絕緣一般應(yīng)預(yù)以加強(qiáng)，可選用高原型產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。（8）地震 選擇電氣設(shè)備時(shí)要考慮本地地震烈度，選用可以滿足地震要求的產(chǎn)品9。6.1.4環(huán)境保護(hù)選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮電氣設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，主要考慮電磁干擾和噪聲。（1） 電磁干擾會(huì)損害或破壞電磁信號(hào)的正常接收及電氣設(shè)備、電子設(shè)備的正常運(yùn)行。無(wú)線電干擾主要來(lái)自電氣設(shè)備的電流、電壓突變和電暈放電。因此，要求電氣設(shè)備及金具在最高工作相電壓下，晴天的夜晚不應(yīng)出

54、現(xiàn)可見(jiàn)電暈，110kV及以上的電氣設(shè)備、戶外晴天無(wú)經(jīng)理發(fā)干擾電壓不應(yīng)大于2500Uv。對(duì)于是110kV以下的電氣設(shè)備，一般可不校驗(yàn)無(wú)線電干擾電壓。（2） 電氣設(shè)備的噪聲水平應(yīng)控制在以下水平：在距電氣設(shè)備2m處，連續(xù)性噪聲不應(yīng)大于85dB；非連續(xù)性噪聲，屋內(nèi)設(shè)備不應(yīng)大于90dB，屋外設(shè)備不應(yīng)大于110dB。6.2 開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇6.2.1斷路器的選擇 斷路器應(yīng)選用無(wú)油化產(chǎn)品。真空斷路器應(yīng)選用本體和機(jī)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)品。投切電容器組的開(kāi)關(guān)應(yīng)選用開(kāi)斷時(shí)無(wú)重燃及適合于頻繁操作的開(kāi)關(guān)設(shè)備。40.5kV及以上投切容性或感性負(fù)載的斷路器宜采用SF6斷路器。（1）斷路器的型式 根據(jù)滅弧介質(zhì)，斷路器可以分

55、為：油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器。SF6（純凈的SF6氣體是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的，不支持燃燒、也不支持呼吸的氣體）斷路器，雖造價(jià)高，但此開(kāi)關(guān)性能好、可靠性高、使用方便。SF6斷路器，宜選取配用優(yōu)質(zhì)彈簧機(jī)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)的液壓機(jī)構(gòu)或彈簧儲(chǔ)能的液壓機(jī)構(gòu)。252kV母聯(lián)斷路器、變壓器出口斷路器盡量選用機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。選用斷路器時(shí)，其控制回路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，不宜選用“控制線圈串RC回路的結(jié)構(gòu)10。（2）斷路器的電氣參數(shù) 高壓斷路器的作用是分合電路，不僅需要分合正常的負(fù)荷電流，而且要能分合故障時(shí)的短路電流。因此選擇高壓斷路器時(shí)不僅要考慮其額定電壓和額定電流的大小，還要考慮其對(duì)故障電流的開(kāi)合能力，即考慮其額定開(kāi)斷電流和短路關(guān)合電流。1）額定電流和電壓 斷路器的額定電壓要大于其安裝位置的電網(wǎng)額定電壓，斷路器的額定電流不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流。2）額定開(kāi)斷電流 額定開(kāi)斷電流是表明斷路器滅弧能力的