设计最终版(5)

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定110kV以上的电压等级的变压器绕组常选用中性点直接接地系统，而且还要考虑到三次谐波的影响，会使电流、电压畸变。采用三角形接法可以消除三次谐波的影响。本次设计采用Y0∕Y0∕△接线方法。

5）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，强迫油循环风冷却，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，虽然散热效率高，具有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。综上所述，本设计选择强迫油循环风冷却。

2.3.5主变压器的选择

确定所选变压器型号：SFSL1-40000，其技术数据如表3-1

额定电压kV 高 中 低 表3-1主变压器SFSZL7-40000/110技术数据 连接组 损耗（kW） 空载 高—中 短路 高—低 中—低 阻抗电压（%） 高—中 高—低 中—低 空载电流 （%） 1.3 110±8*1.25% 38.5±2*2.5% 10.5 Y0/Y0△-12-11 60.2 232 210 185 17-18 10.5 6.5 14

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3 变电站短路电流计算

在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平年一般取工程建成后5—10年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，每个枢纽点的三相短路电流。

3.1 短路故障产生的原因

所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或互相接触并产生超出规定值的大电流。造成短路故障的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿[5]。

详细地说有以下几种： 1.设备原因

电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分老化或设备自身有缺陷，正常运行时被击穿短路，以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路故障。

2.自然原因

气候恶劣。如：大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线，因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。

3.人为原因

工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物接触带电设备形成短路事故等。

3.2 短路电流计算目的

1.在选择电气主接线时，为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措施等均要进行必要的短路电流计算。

2.在选择电气设备时，如高压断路器，隔离开关等，为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。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流的冲击值，用以校验设备的动稳定。

3.计算屋外高压配电装置时需要短路条件校验的相间和相对地的距离。 选择继电保护方式和进行整定计算需要各种短路时的短路电流为依据。

4.接地装置的设计，也需要短路电流计算。

3.3短路故障的类型

供电系统中短路的类型与其电源的中性点是否接地有关。基本分为三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。其中三相短路程度最严重。

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3.4短路故障的危害

供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超出正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来严重后果[13]：

1.短路电流的热效应

巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。

2.短路电流的电动力效应

由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。电动力会影响电气设备的机械强度，严重时设备可能变形甚至损坏。

3.短路系统电压下降

短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响，使设备不能正常工作甚至损坏设备，影响正常工作和学习。

4.不对称短路的磁效应

不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。

5.短路时的停电事故

短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。 6.破坏系统稳定造成系统瓦解

短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各个发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。

3.5短路电流计算的内容

1.短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。

2.短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路的时间。 3.短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算项目及条件，取决于计算短路电流的目的。

3.6 短路电流计算方法

供电系统某处发生短路时，需要计算出短路电流就必须首先计算出短路点到电源回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。具体运用，要结合实际情况和个人喜好确定。

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：Uav（kV） 10.5 37 115

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3.7 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：设计的变电站是降压变电站，有三个电压等级110kV、35kV和10kV。母线的电压等级也就是这三种，所以在每个电压等级的母线上选取一个短路点。 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。

1???I* 标幺值： I*''?1X*?X*? 有名值：

??I???I*SB 3Uav 5）计算短路容量，短路电流冲击值

短路容量：

S?3IUn

ich?2.55I??

短路电流冲击值：

3.8 短路电流计算

本次设计的方案一与方案四的短路电流计算相同 1）各绕组的短路电压分别为： 110kV侧： 35kV侧：

10kV侧：

Uk1%?12[Uk(1?2)%?Uk(1?3)%?Uk(2?3)%?12[18?10.5?6.5]?11

Uk2%?12[Uk(1?2)%?Uk(2?3)%?Uk(1?3)%]?12[18?6.5?10.5]?7Uk3%?12[Uk(1?3)%?Uk(2?3)%?Uk(1?2)%]?12[10.5?6.5?18]??0.5

2）各绕组电抗标幺值计算如下：

SB XT1=（Us1%/100）×SN=（11/100）×（100/40）=0.349

SB XT2=（Us2%/100）×SN=（7/100）×（100/40）=0.222 SB XT3=（Us3%/100）×SN=（-0.5/100）×（100/40）=-0.016 3）计算系统及线路阻抗

系统110kV侧母线短路电流标幺值为20，则110kV侧母线短路电抗为120?0.05； 110kV侧2回架空线为LGJ-300，长度为20km，查表得电抗为0.4?km，则20km线路电

X l * ? 8 ? 100 115 2 ? 0 . 0605

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抗值为：Xi =20*0.4=8Ω，其标么值为： 4）等值电路图及简化图如图（4-1）

图4-1 等值电路图

d1点短路时：

等值网络为（图4-2）

图4-2 d1点短路时的等值网络

次暂态短路电流标幺值：

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