王宇峰:辽河油田60KV/10KV变电站电气设计
2.4 主接线的确定
两种方案进行比较:
从可靠性上看,进线端发生故障时,双母线接线形式可切除部分故障设备,所以双母线的可靠性高。本变电站以后有扩建的可能,双母线利于扩建。
单母线分段带旁路母线广泛应用于出线回路不多,负荷较为重要的中小型发电厂或35~110KV变电站中。
综上所述,第二种方案选为该变电站的主接线。
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3 短路计算
3.1 短路电流计算的目的
(1)电气主接线比较; (2)选择导体和电器; (3)确定中性点接地方式; (4)计算软导体的短路摇摆; (5)确定分裂导线间隔棒的距离; (6)验算接地装置的接触电压、跨步电压; (7)选择继电保护装置和进出整定计算。
3.2 电力系统短路电流计算条件
3.2.1 基本假定
短路电流实用计算中,可采用下列假设和原则: (1) 正常工作时,三相系统对称运行; (2) 所用电源的电动势相位角相同;
(3) 系统中的同步和异步电动机均为理想电机;
(4) 电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁芯的电气设备电抗值不随电压大小发生变化;
(5) 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行,其中5%负荷接在高压母线上,5%负荷接在系统侧;
(6) 同步电机都具有自动调整励磁装置; (7) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间; (8) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流;
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(9) 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外,元件的电阻都略去不计;
(10) 元件的计算参数均取其额定值,不考虑参数的误差和调整范围。 (11) 输电线路的电容略去不计;
(12) 用概率统计法制定短路电流运算曲线。
3.2.2 一般规定
(1)验算导体和电器动、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应按本工程的设计规划容量计算,并考虑电力系统远景发展规划。确定短路电流时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式;
(2)选择导体和电器用的短路电流,在电气连接的网络中,应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响;
(3)选择导体和电器时,对不带电抗器回路的短路点,应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点。对带电抗器的6~10KV出线与,除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外,其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。
(4)导体和电器动、热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路计算,若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统中的单项或两相接地短路较三相短路严重时,应按最严重的情况计算。
3.2.3 电路元件参数的计算
高压短路电流的计算一般只计及各元件的电抗,采用标幺值。标幺值为各电路元件有名值与基准值之比。
标么值法:取基准容量SB=100MVA,基准电压UB=Uav计算用公式:
2线路电抗: XL*=XL *( SB/ UB ) (3-1)
变压器电抗: X*=UK%/100*(SB /Se) (3-2)
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短路电流周期分量有效值: IK*=1/X* ( 3-3) 短路电流冲击值: icj=2.55IK (3-4) 标么值转为有名值: IK=I K*×SB/3UB (3-5) U*=U/Uj (3-6)
S*=S/Sj (3-7) I*=I/Ij (3-8) X*=X/Xj=XSj/Uj (3-9)
3.2.4 等值电源的计算
(1)按个别变化变换计算
当网络中有几个电源时,可将条件相类似的发电机,按下述条件连接成一组,分别求出至短路点的转移电抗。
a同形式且至短路点的电气距离大致相等的发电机;
b至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机; c直接连接短路上的发电机。 (2) 按同一变化计算
当仅计算任一时间t的短路电流周期分量,各电源的发电机形式,参数相同且距短路点的电气距离大致相等时,可将各电源合并为一个总的计算电抗。
3.2.5 三相短路电流周期分量计算
(1)无限大电源供给的短路电流
当供电电源为无穷大或者计算电抗Xjs=3.45时,不考虑短路电流周期分量的衰减。 (2)有限电源供给的短路电流
先将电源对短路点的等值电抗X*∑,归算到以电源容量为基准的计算电抗Xjs,然后按
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Xjs值查相应的发电机运算曲线,或查发电机的运算曲线数字表,即可得到短路电流周期分量的标幺值。
3.2.6 冲击电流的计算
三相短路发生后的半个周期(t=0.01s)短路电流的瞬时值达最大,称为冲击电流ich。 其值近似计算为:ich=2.55id″。
3.2.7 不同电流代表的意义
计算各种短路电流值的目的:
计算短路电流的目的是为了正确选择和检验电气设备,整定继电保护装置等。通常需要计算下列各种短路电流值。
I〞--次暂态短路电流(即三相短路电流周期分量第一周期的有效值)用来作继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流量。
ICH--三相短路电流第一周期全电流有效值,用来校验电器和母线的动稳定以及断路器的额定断流量。
ich--三相短路冲击电流(即三相短路电流第一周期全电电流幅值)用来校验电气设备和母线的动稳定。
i∞--三相短路电流稳态有效值,用来校验电器和载流部分的热稳定。
3.3 设计中应注意的问题
(1) 为什么计算三相短路电流值?而不计算单相、两相短路时电流值?
因为一般供电系统中已采取措施,使单相短路电流值不超过三相短路电流,而当短路点离电源较远时,也就是当X*>0.6时,两相短路电流值通常小于三相短路电流值,因而在短路电流计算中应以三相短路电流计算作为基础。
(2) 应用运算曲线计算短路电流时,不同类型的电源应如何合并?
在本次设计的变电所中,分别有三个电源点向变电所提供电源,一个为水电厂、一个
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