220kV降压变电站电气一次部分设计(二)

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2.4．主变压器型式的选择
2.4.1．主变压器相数的选择
当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电站均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电站的实际情况来选择。
单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。
本次设计的变电站，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电站选用三相变压器。
2.4.2．绕组数的选择
在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。
一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电站具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。
在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。
1）自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。
由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电站所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为±8%，故不选择自耦变压器。
2）分裂变压器：
分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电站，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。
3）普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电站，选择普通三绕组变压器。
2.4.3．主变调压方式的选择
为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV及以上网络电压应符合以下标准：
①枢纽变电站二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电站的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的1～1.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。
②电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电站一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%～100%。
调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。
由于该变电站的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。
2.4.4．连接组别的选择
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。
2.4.5．容量比的选择
由原始资料可知，110kV中压侧为主要受功率绕组，而10kV侧主要用于地区性负荷、所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。
2.4.6．主变压器冷却方式的选择
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，自然油循环强迫风冷却，强迫油循环水冷却。
自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。
强迫油循环水冷却：散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。
自然油循环强迫风冷却：利用外置冷却风机的冷风和主变热油流的加强对流，提高主变油散热速度，散热效率高，无需增加太多的附件，因此，推荐自然油循环强迫风冷却。

第3章短路电流计算
3.1．概述
在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。
短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

3.2．短路计算的目的及假设
3.2.1．短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节。
其计算目的是：
1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。
3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。
5）按接地装置的设计，也需用短路电流。
3.2.2．短路电流计算的一般规定
1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，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计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。
4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。
3.2.3．短路计算基本假设
1）正常工作时，三相系统对称运行；
2）所有电源的电动势相位角相同；
3）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流大小发生变化；
4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；
6）系统短路时是金属性短路。
3.2.4．基准值
高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：
基准容量：SB= 100MVA
基准电压：UB= 10.5 115 230kV
3.2.5．短路电流计算的步骤：
1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；
2）给系统制订等值网络图；
3）选择短路点；
4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。
标幺值：Id* =
有名值：Idi = Id*Ij
5）计算短路容量，短路电流冲击值
短路容量：S = VjI˝
短路电流冲击值：Icj = 2.55I˝
6）列出短路电流计算结果
3.2.6．具体短路电流计算具体见计算说明书。

第4章电气设备的选择
4.1 概述
导体和电器的选择是变电站设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。
电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
4.1.1．一般原则
1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；
2）应按当地环境条件校核；
3）应力求技术先进和经济合理；
4）选择导体时应尽量减少品种；
5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；
6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。
4.1.2．技术条件

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