變電一次設(shè)計及無功補償設(shè)計論文

1、 畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 題 目xxx 變電一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 2011 年 系 系 主 任 批準(zhǔn)日期 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計（論論 文文）任任 務(wù)務(wù) 書書 電力 系 電氣工程及其自動化 專業(yè) 班 學(xué)生 一、畢業(yè)設(shè)計(論文)課題 xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 二、畢業(yè)設(shè)計(論文)工作自 2011 年 3 月 1 日起至 2011 年 6 月 15 日止 三、畢業(yè)設(shè)計(論文)進行地點 教二樓 四、畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容要求 通過大量資料查閱，了解我國電力工業(yè)電氣一、二次設(shè)計的規(guī)范、要求及 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，了解電氣一、二次設(shè)計的基本程序和步驟

2、，了解現(xiàn)行設(shè)計中采 用的基本方法，并形成開題報告。 通過閱讀相關(guān)外文資料及翻譯，翻譯一篇 2000 單詞的外文資料，并形 成外文資料報告。 通過對 xxx 變電站原始資料作詳細(xì)的分析，初步擬定出其變電站電氣 主接線方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定出最終方案。通過短路電流計算形 成短路電流計算表，對電氣設(shè)備進行選擇并加以校驗，設(shè)計變電站配電裝 置布置，做出布置圖。 通過對潮流計算分析，設(shè)計本電站的無功補償。 具體要求： （1）查閱中外文資料，形成不少于 4000 字的開題報告。 （2）閱讀三篇以上的外文資料，翻譯一篇 2000 單詞的外文資料，寫出外 文報告 （3）（3）擬定 xxx 變電站電氣主接

3、線方案。 （4）對各方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最終方案。 （5）對主接線進行短路電流計算，對電氣設(shè)備進行校驗。 （6）設(shè)計配電裝置布置，并做出布置圖。 （7）設(shè)計電站的無功補償。 （8）完成論文報告。 負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師 指 導(dǎo) 教 師 接受設(shè)計論文任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè) 計（計（論論文）文）進進度度 表表 電力 系 月 日 周次任務(wù)階段名稱及詳細(xì)項目檢查日期 檢 查 結(jié) 果 28 4 1 選題 7 11 2 收集畢業(yè)設(shè)計論文所需參考資料 14 18 3 閱讀及翻譯英文文獻，并形成外文翻譯 報告 21 25 4 了解電氣工程的設(shè)計程序、步驟及方法 28 1 5 撰寫開題報告 4 8

4、 6 分析原始資料，初步擬定 xxx 變電站電 氣主接線方案 11 15 7 對初步擬定的電氣主接線進行經(jīng)濟技術(shù) 比較確定最終的電氣主接線 18 22 8 短路電流計算 2 3 4 5 25 29 9 短路電流計算 月日周次任務(wù)階段名稱及詳細(xì)項目 檢查日期 日期 檢查結(jié)果 2 6 10 選擇電氣一次設(shè)備并進行校驗 9 13 11 選擇電氣一次設(shè)備并進行校驗 16 20 12 了解配電裝置布置的一般方法，查閱設(shè) 計例圖 23 27 13 畫出電氣裝置布置圖、平面圖、斷面圖 30 3 14 設(shè)計無功補償 6 10 15 撰寫畢業(yè)論文 13 17 16 整理畢業(yè)設(shè)計資料并進行答辯 5 6 指導(dǎo)教師(

5、簽名) 學(xué)生(簽名) 年 月 日 年 月 日 摘要 6 摘要 電力生產(chǎn)過程有別于其他工業(yè)生產(chǎn)過程的一個重要特點，就是它的生 產(chǎn)、輸送、變換、分配、消費的幾個環(huán)節(jié)是在同一個時間內(nèi)同步瞬間完成。 電力生產(chǎn)過程要求供需嚴(yán)格動態(tài)平衡，一旦失去平衡生產(chǎn)過程就要受到破 壞，甚至造成系統(tǒng)瓦解，無法維持正常生產(chǎn)。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國 乃至全世界凸現(xiàn)缺電局面，如何進一步優(yōu)化調(diào)度，加強電力資源的優(yōu)化配 置，最大限度滿足電力需求成為人們探討的問題之一。又隨著計算機技術(shù)、 通信技術(shù)、信息技術(shù)驚人的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)進一步優(yōu)化，整 個電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟效益得到大幅提升。這項技術(shù)將引起電力行業(yè) 有關(guān)部門的

6、重視，成為變電站設(shè)計核心技術(shù)之一。 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是35/10kv 變電站設(shè)計。根據(jù)設(shè)計的要求， 在設(shè)計的過程中，根據(jù)變電站的地理環(huán)境、容量和各回路數(shù)確定變電站電 氣主接線和站用電接線，并選擇各變壓器的型號；進行參數(shù)計算、畫等值 網(wǎng)絡(luò)圖，并計算各電壓等級側(cè)的短路電流，列出短路電流結(jié)果表；計算回 路持續(xù)工作電流、選擇各種高壓電氣設(shè)備，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電 流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 主接線，短路電流，電氣設(shè)備，繼電保護,配電裝置 abstract abstractabstract the produce of electric power is different fr

7、om other industrial produce,whose process of product,transfer,change, distribute and consume is completed at the same time.the produce of electric power must keep balance,or it cant function normally or even be destroyed.as the development of economy, the problem of being shot of electricity is beco

8、ming more and more serious.its a big problem how to optimize the disposition of electric resource and meet the electric power requirement.with the development of computer technology,communication technology and information technology,the comprehensive automation system technology develop faster and

9、faster.the security and economic profits of the whole electric power network are greatly improved.the technology will be attached importance by electrical department and become key point of the transformr substation design. this graduation project topic is: 35/10kv transformer substation electricity

10、 part preliminary design.according to the design request, in the design process, according to the transformer substation geographical environment, the capacity and various return routes number determined the transformer substation electricity host wiring and the station use electricity the wiring, a

11、nd chooses various transformers the model; carries on the parameter computation, the picture equivalent network chart, and calculates various voltages rank side the short-circuit current, lists the short-circuit current result table; calculates the return route continually operating current, chooses

12、 each kind of high pressure electrical equipment, and verifies various high pressure unit according to the correlation engineering factor and the short-circuit current computed result table. abstract 8 keykey wordswords: : main wiring, short-circuit current, electrical equipment,relay-protection , p

13、ower distribution equipment 目錄 目錄 前前 言言 -1111 第一章第一章 電氣主接線的擬定電氣主接線的擬定 -1313 1.11.1原始資料的分析原始資料的分析 -1313 1.1.1 所設(shè)計變電站的基本情況：-13 1.1.2 對原始資料的分析： -13 1.1.3.主接線方案的擬定 -13 1.1.4 主接線方案的可行性與經(jīng)濟性比較-17 第二章：短路電流的計算第二章：短路電流的計算 -1818 2.12.1 短路電流計算的目的短路電流計算的目的-1818 2.22.2 短路電流計算的內(nèi)容短路電流計算的內(nèi)容-1818 2.32.3 計算的假定條件和一般規(guī)定計

14、算的假定條件和一般規(guī)定 -1818 2.42.4 短路電流的計算短路電流的計算-1919 2.4.1 相關(guān)設(shè)備的選擇 -19 2.4.2 電抗參數(shù)的計算-20 2.4.3 短路電流的計算-20 1) 點的短路計算（10kv)：-21 2) 點的短路計算(35kv)：-22 第三章：主電氣設(shè)備的選擇第三章：主電氣設(shè)備的選擇 -2323 3.13.1 電氣選擇的一般要求電氣選擇的一般要求 -2323 3.1.1 一般原則：-23 3.1.2 技術(shù)條件：-23 （一）長期工作條件-23 （二）短路穩(wěn)定條件-23 （三）絕緣水平-25 3.1.3 環(huán)境條件-25 3.23.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路

15、器的選擇-2525 （一）斷路器型號的組成 -25 （三）各側(cè)額定電流的計算： -26 目錄 10 （四）斷路器的選擇： -26 3.33.3 高壓隔離開關(guān)的選擇：高壓隔離開關(guān)的選擇：-2727 （一）、對隔離開關(guān)的選擇應(yīng)根據(jù)上節(jié)有關(guān)要求選擇，補充說明如下：27 （二）、隔離開關(guān)的選擇: -28 3.43.4 電流互感器的選擇：電流互感器的選擇：-2929 （一）對電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)上節(jié)有關(guān)要求選擇，補充說明如下：29 （二）電流互感器的選擇： -29 3.53.5 電壓互感器的選擇：電壓互感器的選擇：-3030 （一）參數(shù)的選擇 -30 （二）電壓互感器選擇 -31 3.63.6 母線的

16、選擇：母線的選擇：-3131 3.73.7 避雷器的選擇：避雷器的選擇：-3232 3.7.1 避雷器的主要參數(shù)：-32 3.7.2 避雷器的配置： -33 3.7.3 避雷器的選擇：-34 第四章：主設(shè)備的繼電保護第四章：主設(shè)備的繼電保護 -3535 4.14.1 主設(shè)備繼電保護原則主設(shè)備繼電保護原則-3535 4.1.1 選擇性：-35 4.1.2 速動性:-35 4.1.3 靈敏性：-35 4.1.4 可靠性：-35 4.24.2 35ka35ka 輸電線路保護的配置：輸電線路保護的配置：-3636 4.2.1 運行方式的選擇原則-36 4.2.1.1.發(fā)電機、變壓器運行方式飛選擇原則-

17、36 4.2.1.2.變壓器中性點接地選擇原則-36 4.2.1.3.線路運行方式選擇-36 4.2.3 線路配置的保護：-36 4.34.3 電力線路的保護：電力線路的保護：-3737 （一）.電力線路的配置要求：-37 （二）.線路過電流保護的整定原則：-38 （三）.線路電流速斷保護的整定計算-39 （四）.線路單相接地保護的整定計算-39 11 4.3.1.輸電線路的三段式電流保護整定 -41 4.3.1.1 第段整定：-41 4.3.1.2 第段整定：-41 4.3.2 輸電線路的距離保護保護-44 4.3.2.1 距離保護各段的整定原則-44 4.3.2.2 輸電線路距離保護整定計

18、算-48 第五章第五章 無功補償設(shè)計無功補償設(shè)計 -5050 5.15.1 電力系統(tǒng)中無功功率負(fù)荷和無功功率損耗電力系統(tǒng)中無功功率負(fù)荷和無功功率損耗 -5050 5.1.1 無功功率負(fù)荷 -50 5.1.2 無功功率的平衡-50 5.1.3 無功補償?shù)幕疽?51 5.1.4 無功補償設(shè)備的選用-51 5.1.5 變壓器的無功功率損耗 -52 5.1.6 變壓器功率損耗計算; -52 總總 結(jié)結(jié) -5454 致致 謝謝 -5555 參考文獻參考文獻 -5656 附錄 -57 前言 前前 言言 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的 第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，

19、是世界各國經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略 中的優(yōu)先發(fā)展重點。作為一種先進的生產(chǎn)力和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)對促 進國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步起到了重要作用。與社會經(jīng)濟和社會發(fā)展 有著十分密切的關(guān)系，它不僅是關(guān)系國家經(jīng)濟安全的戰(zhàn)略大問題，而且 與人們的日常生活、社會穩(wěn)定密切相關(guān)。隨著 中國濟經(jīng)的發(fā)展，對電 的需求量不斷擴大，電力銷售市場的擴大又刺激了整個電力生產(chǎn)的發(fā)展。 電氣主接線是發(fā)電廠電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要 環(huán)節(jié)，是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送和 運行等要求而設(shè)計的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能 的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、

20、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經(jīng)濟 合理性等起著決定性作用。 主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合考慮理 各方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。 在電力系統(tǒng)中，由于運行情況發(fā)生變化而引起的從某種運行狀態(tài)到另 一種運行狀態(tài)的變化過程即過渡過程是十分迅速的。電力系統(tǒng)中的故障， 如短路故障引發(fā)的異常現(xiàn)象變化也是很快的。發(fā)生故障時需要切除故障或 把故障限制在一定范圍，必須應(yīng)用繼電保護裝置迅速而準(zhǔn)確的完成，由于 繼電保護在系統(tǒng)中的作用和特點，因此，要求繼電保護和安全自動裝置應(yīng) 符合可靠性、安全性、靈敏性和速動性的要求。 本論文包括 xxx 變電站的電氣主接線擬定，短路電

21、流計算、電氣設(shè)備 的選擇、廠用電接線及設(shè)計以及無功補償?shù)脑O(shè)計幾個部分。 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第一章第一章 電氣主接線的擬定電氣主接線的擬定 1.1原始資料的分析原始資料的分析 1.1.1 所設(shè)計變電站的基本情況：所設(shè)計變電站的基本情況： xxx 變電站位于 xx 省 xx 市 xx 縣，為典型的陜北森林土質(zhì)，變電站遠(yuǎn) 期安裝 2 臺 6.3mva 的變壓器，本期安裝 2 臺 4mva。 1.1.2 對原始資料的分析：對原始資料的分析： xxx 變電站輸送總?cè)萘繛?8wva,通過兩臺降壓變壓器與 10kv 母線相連， 35kv 側(cè)與相距 32km 處 1

22、10kvxx 灣變相接. 變電站在電力系統(tǒng)中的作用和 地位至不重要，因此，主接線方式中經(jīng)濟性應(yīng)放在首位。 單母接線接線方式簡單，在進行操作是也比較方便，設(shè)備少、經(jīng)濟性 高，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便，一般適應(yīng)于 3560kv 配電裝置 出線在 48 回不太重要的變電站中。35kv 側(cè)選用單母線接線形式。 1.1.3.主接線方案的擬定主接線方案的擬定 方案一： xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 14 方案二： 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 方案三： 電氣主接線形式： （一）單母線接線 （1）優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少，操作方便、便于擴建和采用成

23、套配電裝置。 （2）缺點：不夠靈活可靠，任一組件故障或檢修，均需使整個配電 裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍 需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。 （3）適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三 種情況： 1）610kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回。 2）3563kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回。 3）110220kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。 （二）單母分段接線： xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 16 1優(yōu)點 （1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路， 有兩

24、個電源供電。 （2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段切除，保證正 常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 2缺點 （1）當(dāng)一段母線或母線 隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都 要在檢修期間內(nèi)停電。 （2）當(dāng)出現(xiàn)雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 （3）擴建時需要向兩個方向均衡擴建。 3適用范圍 （1）610kv 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時。 （2）2563kv 配電裝置出線回路數(shù)為 48 回時。 （3）110220kv 配電裝置出線回路數(shù)為 34 回時。 （二）雙母接線 雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運行，電源 與負(fù)荷平均分配在兩組母線上。由于母

25、線繼電保護的要求，一般某一回路 固定與某一組母線連接，以固定連接的方式運行。 1優(yōu)點 （1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一 組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一 回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。 （2）調(diào)度靈活。各個電源各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上， 能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 （3）擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母 線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路 時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母分段那樣導(dǎo)致 出線交叉跨越。 （4）便于試驗。當(dāng)個

26、別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開， 單獨接至一組母線上。 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 2缺點 （1）增加一組母線和使每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。 （2）當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。 為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 3適用范圍 當(dāng)出線回路或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要 求迅速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng) 運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采用，各級電壓采用的具體要求如 下： （1）610kv 配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時。

27、 （2）3563kv 配電裝置，當(dāng)出線回路超過 8 回時；或連接的電源較 多、負(fù)荷較大時。 （3）110220kv 配電裝置出線回路為數(shù) 5 回及以上時；或當(dāng) 110220kv 配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為 4 回及以上時。 1.1.4 主接線方案的可行性與經(jīng)濟性比較主接線方案的可行性與經(jīng)濟性比較 方案一中 10kv 采用單母線帶旁母，可靠性高，但相對來說經(jīng)濟型低， 造價高。一般在 610kv 線路不采用，只是在架空線多，用戶不許停電是 采用，因此考慮到本變電站輸送功率小，年運行小時小，不建議采用單母 線帶旁母。 方案二中 10kv 側(cè)采用雙母線接線，可靠性更高，增加了一條母線經(jīng)

28、 濟型有所降低，不能滿足經(jīng)濟性的要求，610kv 側(cè)雙母線只在兩種情況 下采用，一種是在短路電流大，出線需帶電抗器時，一種是在當(dāng)變電站裝 有兩臺主變壓器，出現(xiàn)回路大于 12 回時。 方案三 10kv 采用單母線分段，35kv 采用單母線接線，在 10kv 側(cè)采用 單母線分段可靠性較高，與雙母線比較經(jīng)濟型相對高。 因此選取方案三為最終的主接線方案。 xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 18 第二章：短路電流的計算第二章：短路電流的計算 2.1 短路電流計算的目的短路電流計算的目的 電力系統(tǒng)短路電流計算的主要目的是： （1）電氣主接線的比選； （2）選擇導(dǎo)體和電器； （3）確定中性點的運

29、行方式； （4）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 （5）選擇繼電保護裝置及其整定計算。 2.2 短路電流計算的內(nèi)容短路電流計算的內(nèi)容 短路電流計算的內(nèi)容有： （1） 短路點的選取短路點為各級電壓母線、各級線路的末端。 （2） 短路時間的確定根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護整定的需要， 確定計算短路的時間。 （3） 短路電流的計算包括最大運行方式下最大短路電流、最小 運行方式下最小短路電流以及各級電壓中性點不接地系統(tǒng) 的單相短路電流，計算的具體項目及條件取決于計算短路 電流的目的。 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 2.3 計算的假定條件和一般規(guī)定計算的假定條件和一般規(guī)定

30、計算假定條件和一般規(guī)定： （1）正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行； （2）所有電源的電動勢相位角相同； （3）系統(tǒng)中的同步電力設(shè)備為理想的，不考慮電動機磁飽和磁滯、 渦流及導(dǎo)體的集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子繞組三相結(jié)構(gòu)完 全相同，空間角為 120； （4）電力系統(tǒng)中各組件的磁路不飽和； （5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行，其中 50負(fù)荷接在 高壓母線上； （6）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； （7）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； （8）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低電壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外， 組件的電阻均略去不計； （9）組件的參數(shù)均取為其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)

31、整范圍； （10）輸電線路的電容不計； （11）驗算導(dǎo)體和電器動、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電 流，應(yīng)按工程設(shè)計容量計算并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。 2.4 短路電流的計算短路電流的計算 2.4.1 相關(guān)設(shè)備的選擇相關(guān)設(shè)備的選擇 變壓器 t1、t2 的參數(shù) 型號 額定電壓空載電流 （%） 損耗 （kw） 阻抗電壓 （%） xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 20 空 載 負(fù) 載 sf7-4000/35 3532.5%/10. 51.3 5.0 5 28. 9 7.0 35kv 架空線路參數(shù)（/km） 導(dǎo)線型號 1 r 1 x lgj-185/300.170.410 2.4.2

32、 電抗參數(shù)的計算電抗參數(shù)的計算 取基準(zhǔn)容量=100mva，=1.05 j s j u e u 變壓器 t1、t2： 2 . 0 35100 1000 . 7 100 s%ud *1 b j s x 35kv 架空線路： 96 . 0 2 37 100 3241 . 0 2 35 u x1 * x3 s l 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 2.4.3 短路電流的計算短路電流的計算 1)點的短路計算（10kv)： 1 d 1.02/2.0/ 214 xxx 由于 s1 為無限大系統(tǒng)，其提供的短路電流為： 次暫態(tài) 0s 短路電流標(biāo)幺值 94.0 06.1 1 s i 短

33、路電流有名值： （ka） 17.5 5.103 100 94.0 3 * av d ss u s ii xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 22 短路沖擊電流： (ka) 1 . 1328 . 1 ssh ii 短路電流匯總表 點短路電流匯總表： 1 d 電源0s 短路電 流(ka) i 4s 短路電 流（ka） i 4 短路沖擊電流 （ka） s 5.175.1713.1 其中: 0s 短路電流非周期分量iifz 2 0 短路沖擊電流（不計周期分量的衰減）iki chch 2 （發(fā)電機端）90 . 1 ch k （發(fā)電廠高壓側(cè)母線及發(fā)電機電壓電抗器后）85 . 1 ch k （遠(yuǎn)離

34、發(fā)電廠地點）80 . 1 ch k 2)點的短路計算(35kv)： 2 d 次暫態(tài)短路電流（）標(biāo)幺值： s 0 (ka) 04.1 96.0 11 * js s x i 有名值： 625 . 1 353 100 04 . 1 3 * 4 av d ss u s iii （ka） 短路沖擊電流： (ka)14 . 4 625 . 1 28 . 12 * schsh iki 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 短路電流匯總表： 點的短路電流匯總表：（） 2 d80 . 1 ch k 電源0s 短路電 流(ka) i 4s 短路電 流（ka） 短路沖擊電流 （ka） s 1

35、.6251.6254.14 第三章：主電氣設(shè)備的選擇第三章：主電氣設(shè)備的選擇 3.1 電氣選擇的一般要求電氣選擇的一般要求 3.1.1 一般原則一般原則： （1）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮 遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 ； （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； （3）應(yīng)力求技術(shù)先進、經(jīng)濟合理； （4）與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； （5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； （6）選用的新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在 特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。 xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 24 3.1.2 技術(shù)條件：技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長

36、期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流 的情況下保持正常運行。 （一）長期工作條件 1電壓：選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的 max u 最高運行電壓，即： g u max u g u 2電流：選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種運行方 e i 式下的持續(xù)工作電流，即：ig e i g i 3機械負(fù)荷：所選電器端子的允許負(fù)荷應(yīng)大于電器引線在正常運 行和短路時的最大作用力。 （二）短路穩(wěn)定條件 1 校驗的一般原則 （1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn) 定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。當(dāng)發(fā) 電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回 路中的

37、單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則一應(yīng)按嚴(yán)重 情況校驗。 （2）用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定；當(dāng)熔斷器有限作 用時，可不校驗動穩(wěn)定；用熔斷器保護的電壓互感氣回路， 可不校驗動、熱穩(wěn)定。 2短路的熱穩(wěn)定條件 2 tk i tq 式中 在計算時間內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（ka2s） k q k t t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka） t i 設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）t 校驗短路熱穩(wěn)定所需的計算時間按下式計算： k t kprbr ttt 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 式中 繼電保護裝置的后備保護動作時間（s） pr t 斷路器的全分閘時間（

38、s） br t 采用無延時保護時，可取下表中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為繼電保護裝 k t 置的起動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的動作時間，斷路器的固有分閘時間以 及斷路器觸頭電弧持續(xù)時間的總和。當(dāng)繼電保護裝置有延時整定 時，則應(yīng)按表中數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的整定時間。 表 3.1 校驗熱效應(yīng)的計算時間（s） 斷路器開斷速度 斷路器的全分閘時間 （s） d t 計算時間（s） js t 高速斷路器 0.080.1 中速斷路器0.080.12 0.15 低速斷路器 0.120.2 3短路的動穩(wěn)定條件 gfch ii 式中 短路沖擊電流峰值（ka） ch i 電器允許的極限通過電流峰值（ka） gf i （三）絕緣水平 在工作電壓和

39、過電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可 靠性。 3.1.3 環(huán)境條件環(huán)境條件 1溫度 2日照 3風(fēng)速 4冰雪 5濕度 6污穢 7海拔 8地震 3.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路器的選擇 （一）斷路器型號的組成（一）斷路器型號的組成 1 2 34 5 /6 7 8 其代表意義為：1產(chǎn)品字母代號，用下列字母表示：s少油斷路器 xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 26 d多油斷路器 k空氣斷路器 l六氟化硫斷路 器 z真空斷路器 q產(chǎn)氣斷路器 c磁吹斷路 器 2裝置地點代號：n戶內(nèi)；w戶外 3設(shè)計系列順序號：以數(shù)字 1、2、3表示 4額定電壓，v 5其他補充工作特性標(biāo)志：g改進型 f分

40、相操作 6額定電流，a 7額定開斷電流，ka 8特性環(huán)境代號 （二）對斷路器的選擇應(yīng)根據(jù)上節(jié)有關(guān)要求選擇，補充說明如下（二）對斷路器的選擇應(yīng)根據(jù)上節(jié)有關(guān)要求選擇，補充說明如下： 1斷路器的額定關(guān)合電流應(yīng)不小于短路沖擊電流值。 2關(guān)于分合閘時間，對于 110kv 以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快 速切除故障時，分閘時間不宜大于 0.04s.用于電氣制動回路的斷路 器，其合閘時間不宜大于 0.04s-0.06s. 3當(dāng)斷路器的兩端為互不聯(lián)系的電源時，設(shè)計中應(yīng)按以下要求校驗： （1） 斷路器斷口間的絕緣水平應(yīng)滿足另一側(cè)出現(xiàn)工頻反相電壓的要 求； （2） 在反相下操作時的開斷電流不超過斷路器的額定反相

41、開斷性能； （3） 斷路器同極斷口間的泄露比距為對地的 1.5 倍。 4變壓器中性點絕緣等級低于相電壓的系統(tǒng)中，斷路器的分合閘操作 不同期時間宜小于 10ms. 5不應(yīng)選用手動操作機構(gòu)。 （三）各側(cè)額定電流的計算：（三）各側(cè)額定電流的計算： 變壓器 t 低壓側(cè)(10kv 側(cè))： 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 aka g 22022.0 103 4 i max 變壓器 t 高壓側(cè)(35kv 側(cè))： a g 4.62 353 4 i max （四）斷路器的選擇：（四）斷路器的選擇： 110kv 側(cè) u =10kv i=220a =5.18ka i=13.1ka nm

42、axg i sh 所選型號： 型號額定電壓 （kv） 額定電流 （a） 額定開斷 電流 （ka） 極限通過 電流峰值 （ka） 熱穩(wěn)定電 流（ka） 動穩(wěn)定校驗：i=13.1ka40ka 符合要求 sh 熱穩(wěn)定校驗：取繼電保護裝置的后備保護時間為： =1.5s，斷路器的動作時間=0.05s，則不計非周期分量熱 pr t br t 效應(yīng)。短路電流的熱效應(yīng)可近似按下式進行計算： k q =5.17 4=106.9= k q 22 kasti 2 ska 22 1024416 滿足要求 235kv 側(cè) u =35kv i=62.4a =1.625ka i=4.14ka nmaxg i sh 所選型號

43、： 型號額定電壓 （kv） 額定電流 （a） 額定開斷 電流 （ka） 極限通過 電流峰值 （ka） 熱穩(wěn)定電 流（ka） sw2- 35/600 35kv600a400ka17ka17.1(4s) 動穩(wěn)定校驗：i=4.1ka17ka 符合要求 sh 熱穩(wěn)定校驗：取繼電保護裝置的后備保護時間為： xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 28 =1.5s，斷路器的動作時間=0.05s，則不計非周期分量熱 pr t br t 效應(yīng)。短路電流的熱效應(yīng)可近似按下式進行計算： k q =4.14 4=68.551.31.5 因為線路末端發(fā)生兩相短路時電流為: ail1407625.1 2 3 )2

44、( min, 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 =6.551.3 1, )2( min, act l sen i i k 所以滿足靈敏系數(shù)校驗 王興善：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 4.3.2 輸電線路的距離保護保護輸電線路的距離保護保護 4.3.2.1 距離保護各段的整定原則 設(shè)線路 ab，bc 均裝有三段式距離保護，對保護 1 的各段距離保護進 行整定計算： 1) 距離保護段： 1保護 1 的段距離保護動作阻抗，按躲過線路末端短路故障條件 進行整定; abrel opzkz 1 1 , 式中 1 , op z 為距離保護 1 段的動作阻抗， 1 rel

45、k 為可靠系數(shù)， 取 0.80.85， ab z 為被保護線路正序阻抗。 2對于線路變壓器線路，保護 1 的距離保護 1 段的動作阻抗按躲 過變壓器低壓側(cè)短路的條件進行整定: ttrelab rel op zkzkz , 1 式中： trel k , 為可靠系數(shù)，一般取 0.7， t z 為變壓器的等值電抗。 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 45 1距離保護段的動作時限，實際上取決于保護地固有動作時st0 1 間，一般不超過 0.1s. 2) 距離保護段： 2保護 1 的距離保護段的動阻抗與相鄰線路 bc 保護段整定值進 行配合，即躲過相鄰線路距離保護段的整定值，并考慮

46、電流分支系數(shù)： min. 1 , opbrelabrel opzkkzkz 式中： rel k 為保護段可靠系數(shù)，一般取 0.80.85， rel k 取 0.8， min. b k 為分支系數(shù)， op z 為相鄰線路距離保護的 1 段動作 阻抗。 靈敏度校驗： 5 . 13 . 1 1 1 ab op sen z z k 時限：ttt 2 1 3當(dāng)靈敏度系數(shù)不滿足要求時，可按與相鄰線路距離保護段相配合 的條件進行整定： 2,min, 1 ,opbrelabrelop zkkzkz 2,op z 為相鄰線路保護段的動作整定值 時限：ttt 2 1 4對于線路變壓器線路，保護 1 的距離保護段的

47、動作值與相鄰 變壓器的縱差保護配合，即躲過線路末端變壓器后端 k3 點短路時的線路 xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 46 阻抗。 tb trel abrelop zkkzkz min, , 1 , trelk, 為可靠系數(shù)，一般取 0.7; min,b k 為相鄰線路變壓器另側(cè)母 線，如圖母線 d 短路時，流過變壓器的短路電流與流過被保護線路的電流 值比值。 3） 距離保護段； （1） 電力系統(tǒng)正常工作時，距離保護不應(yīng)該動作，所以保護 1 的距 離保護 段的動作阻抗按躲過被保護線路最小負(fù)荷阻抗進行整定： max, min, 3 )95. 09 . 0( l n l i u z n

48、 u 為被保護線路的額定電壓， max,l i 為被保護線路的最大負(fù)荷電流； a. 采用全阻抗繼電器作測量元件時： ssrerel l op kkk z z min, 1 , b. 采用方向阻抗繼電器時： )cos( min, 1 , loamssrerel l op kkk z z 式中： rel k 一般取 1.21.3， re k 取 1.51.15， ss k 取 1.33 m 為 6085 度， loa 為線路負(fù)荷阻抗角； 時限：ttt max, 2 1 （2） 與相鄰下線路距離保護段進行配合： 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 2,min, 1 ,opb

49、relabrelop zkkzkz 式中： rel k 一般取 0.80.85， rel k 一般取 0.8 動作阻抗取按（1）（2）計算時得到的值的最小一個 動作時限: a. 與相鄰 2 段配合：ttt 2 1 b. 與相鄰 3 段配合：ttt 2 1 靈敏系數(shù)校驗： 1.作為本線路近后備保護時 5 . 13 . 1 1 , ab op sen z z k 2.作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護時 2 . 1 max, 1 , bcbab op sen zkz z k （3）當(dāng)靈敏系數(shù)不滿足要求時 1 若相鄰線路為線路時，與變壓器相間短路的后備保護相配合： 2, min, 1 , op breabre

50、lop zkkzkz 2 若相鄰線路為變壓器時 ,min, 1 ,topbreabrelop zkkzkz ,top z 為變壓器相間短路的后備保護最小動作范圍對應(yīng)的阻抗 值， ,top z 根據(jù)后備保護類型進行計算 xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 48 若后備保護為電流保護時： max, , 2 3 s op ph top z i e z 若后備保護為電壓保護時 min, , 3 s opph op top z ue u z 其中： max, s z 為歸算到保護安裝處的最大電源阻抗 min, s z 為歸算到保護安裝處的最小電源阻抗 ph e 為保護安裝處等效電源的相電動勢

51、op u 為變壓器相間電壓保護的動作值 op i 為變壓器相間電流保護的動作值 時限： ttt t 1 4.3.2.2 輸電線路距離保護整定計算 12.13324 . 0 sab zz 45 . 2 2 . 0 2 d t s u z 1 距離保護 1 段: ttrelabrelop zkzkz , 1 , )( 2 . 12 45 . 2 7 . 012.138 . 0 動作時限:st0 1 2 距離保護段： 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢業(yè)設(shè)計（論文） 49 tb trel abrelop zkkzkz min, , 1 , 82.10 45 . 2 2 1 7 . 012.13

52、8 . 0 3距離保護段： 最小負(fù)荷阻抗： 78.131 138 3 35 9 . 0 min, a zl 采用全阻抗繼電器作測量元件時： ssrerel l op kkk z z min, 1 , 50 21 . 12 . 1 78.131 距離保護作為本線路的近后備保護時： 靈敏度校驗 2 . 18 . 3 12.13 50 1 , s op sen z z k 所以滿足靈敏度校驗 王興善：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 第第五五章章 無功補償設(shè)計無功補償設(shè)計 電力系統(tǒng)中的有功功率集電源是集中在各發(fā)電廠中的發(fā)電機；無功 功率電源除發(fā)電機外，還有電容器、調(diào)相機和靜止補償器等，分散在各變

53、 電所。供應(yīng)有功功率和電能必須消耗能源，但無功功率電源一旦設(shè)置后， 就可隨時使用而不再有其他經(jīng)常性耗費，系統(tǒng)中無功功率損耗遠(yuǎn)大于有功 功率損耗。正常穩(wěn)態(tài)運行時，全系統(tǒng)頻率相同，頻率調(diào)整集中在發(fā)電廠， 調(diào)頻手段只有調(diào)整原動機一種。電壓水平則全系統(tǒng)各點不一樣，而且，電 壓調(diào)整可分散進行，調(diào)壓手段也多種多樣，凡此種種，使電力系統(tǒng)的無功 功率和電壓調(diào)整與有功功率和頻率調(diào)整有很大的不同。 5.1 電力系統(tǒng)中無功功率負(fù)荷和無功功率損耗電力系統(tǒng)中無功功率負(fù)荷和無功功率損耗 5.1.1 無功功率負(fù)荷無功功率負(fù)荷 各種用電設(shè)備中，處相對很小的白熾燈照明負(fù)荷只消耗有功功率、 為數(shù)不多的同步電動機可發(fā)出一部分無功功

54、率外，大多數(shù)都要消耗無功功 率。因此，無論工業(yè)或農(nóng)業(yè)用戶都以滯后功率因數(shù)運行，其值為 0.60.9. 其中較大的數(shù)值對應(yīng)于采用大容量同步電動機的場合。 無功功率負(fù)荷曲線的變化規(guī)律雖大體與有功功率相似，但也有非完 全亦步亦趨。較大數(shù)值可能出現(xiàn)在白晝而不是在夜晚，原因在于，系統(tǒng)總 負(fù)荷的成分一晝夜間各不相同。白晝，工業(yè)用電比重較大；傍晚，生活用 電比重較大，而兩者的功率因數(shù)不相同。 5.1.2 無功功率的平衡無功功率的平衡 無功功率平衡是保證電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)，合理的無功補償，不 僅可保證電壓的質(zhì)量，而且還能提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟型、安全性和穩(wěn) 定性。 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢

55、業(yè)設(shè)計（論文） 51 無功負(fù)荷包括:電力用戶的無功負(fù)荷，送電線路及各級變壓器的無功 損耗，以及發(fā)電廠自用無功負(fù)荷。 無功電源包括：發(fā)電機實際可調(diào)無功容量，線路充電功率，以及無功 補償設(shè)備中的容性無功容量等。 無功補償設(shè)備包括：并聯(lián)電容器，串聯(lián)電容器，并聯(lián)電抗器，同步調(diào) 相機以及靜止無功補償裝置。 5.1.3 無功補償?shù)幕疽鬅o功補償?shù)幕疽?電力系統(tǒng)的無功電源與無功負(fù)荷，在各種運行狀態(tài)以及事故運行時，都 應(yīng)實行分層充分區(qū)、就地平衡的原則，并且無功電源應(yīng)有靈活的調(diào)節(jié)能力， 和一定的檢修備用及事故備用容量。 在正常運行狀態(tài)時，突然失去一臺最大的無功電源設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)能迅 速調(diào)出無功事故備用容量，

56、保持電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰； 而在正常檢修運行方式下，若發(fā)生上述事故，應(yīng)采取切除不部分負(fù)荷或切 除并聯(lián)電抗器等必要措施，以及時維持電壓穩(wěn)定。 對于 220kv 及以上系統(tǒng)的無功補償，還應(yīng)考慮其提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 的作用。 5.1.4 無功補償設(shè)備的選用無功補償設(shè)備的選用 1) 并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器是無功補償設(shè)備的主要選用設(shè)備，應(yīng)優(yōu) 先考慮。 2) 在遠(yuǎn)距離超高壓送電線路上可選用串聯(lián)補償電容器，以減少電抗， 其補償度一般不小于 50%。 3) 220500kv 電網(wǎng)受端系統(tǒng)，為提高輸送電力能力和系統(tǒng)穩(wěn)定水平， 或長距離送電線路中途缺乏電壓支持時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，和裝設(shè)同步調(diào) 相機

57、。 xxx：xxx 變電站一次設(shè)計及無功補償設(shè)計 52 4) 為防止系統(tǒng)電源崩潰，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，經(jīng)技術(shù)比較，和在 線路中點附近或都處安裝靜止無功補償器;對于沖擊負(fù)荷、波動性負(fù)荷、 嚴(yán)重不平衡負(fù)荷、也應(yīng)采用靜止無功補償器，以減少對系統(tǒng)及其他用戶的 影響。 5.1.5 變壓器的無功功率損耗變壓器的無功功率損耗 變壓器的無功功率損耗分為兩部分， 即勵磁支路損耗和繞組漏抗中 的損耗。其中，勵磁支路的損耗百分值基本上等于空載電流 i 的百分值， 約為 1%2%;繞組漏抗中的損耗，在變壓器滿載時，基本上等于短路電壓的 的百分值，約為 10%，因此，對于一臺變壓器或一級變壓的網(wǎng)絡(luò)而言， k u 變壓器

58、中的無功功率損耗并不大，滿載時約為他額定容量的百分之幾十。 但對多電壓級網(wǎng)絡(luò)，變壓器中的無功功率損耗就相當(dāng)可觀。 1 0 q 用來產(chǎn)生主磁通的一部分無功功率，用來表示，它只與繞組有 0 q 關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)，與勵磁電流（或近似地與空載電流）成正比，即： 0 q 式中-變壓器空載電流占額定電流的百分比。 n s i q 100 % 0 0 % 0 i 2 5.1.6 變壓器變壓器功率損耗計算功率損耗計算; ,10/35kv mva42kwp05 . 5 0 kwpk90.28 3 . 1% 0 i0 . 7% k u 11 ,dy 變壓器 t1，t2 額定負(fù)荷時的功率損耗為： kwp05 . 5 0 var52 100 3 . 1 4000 100 % 4000 0 0 k i q 20xx 屆電氣工程及其自動化（電力）畢