220kv變電站綜合自動化-110KV第八回出線保護(hù)配置及整定計算(建筑電氣畢業(yè)設(shè)計論文100頁)

1、220KV變電站綜合自動化-110KV第八回出線保護(hù)配置及整定計算摘要本設(shè)計主要介紹了220KV變電站綜合自動化的110KV出線保護(hù)設(shè)計的過程、原則、方法等，利用現(xiàn)在廣泛采用的微機保護(hù)原理和整定的新方法進(jìn)行配置.關(guān)于主接線部分的內(nèi)容是基礎(chǔ)部分，主要介紹了主接線的形式，綜合比較各種接線方式的特點、各自的優(yōu)缺點及變壓器的選擇原則等，根據(jù)任務(wù)書要求最終選擇滿足設(shè)計任務(wù)的主接線方案。短路電流是非常重要的部分，它主要介紹了不同運行方式下的對稱短路與不對稱短路計算的目的、原則、方法和具體的數(shù)據(jù)信息等，為設(shè)計中需要的高壓電氣設(shè)備的選擇、整定、校驗等方面做準(zhǔn)備，電氣設(shè)備的選擇及校驗主要是利用對稱短路的計算結(jié)果

2、進(jìn)行高壓電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)）的校驗。設(shè)計的專題部分，也是利用短路計算的結(jié)果，詳細(xì)闡述了繼電保護(hù)中配置的選擇、整定和校驗的原則、方法等，具體有反映相間短路的電流電壓保護(hù)的整定計算與校驗；反映接地故障的零序電流保護(hù)的整定與校驗。關(guān)鍵詞：綜合自動化，微機保護(hù)，繼電保護(hù)，整定與校驗Abstract The main design on the 220 KV substation automation 110 KV wit to protect the design process, in principle, methods to take advantage of the currently

3、 widely used computer protection principle and the entire set of new methods for allocation On the main wiring part of the contents of infrastructure, mainly on the main wiring in the form of Comprehensive comparison of different forms of connection characteristics, advantages and disadvantages of e

4、ach option transformer principles, Under the mandate calls for a final choice on the design of the main tasks Connection program. Short-circuit current is a very important part, It introduces a different mode of operation under the symmetric and asymmetric short-circuit short-circuit the purposes of

5、 the calculation, methods and specific data information for the design of the high voltage electrical equipment selection, tuning and testing and so on preparations Electrical equipment selection and verification is using symmetric short-circuit the calculation results of high voltage electrical equ

6、ipment (devices, disconnector) calibration. Part of the design feature, as well as the use of short-circuit calculation, a detailed explanation of relay protection configuration choices, Setting and checking the principles and methods, the specific phase is reflected in the current-voltage short cir

7、cuit protection of the setting and calibration; Ground Fault reflect the zero-sequence current protection of the setting and calibration.The final three chapters as is the design of computing, through data in the form of design requirements and the need to reference value given visual description.Ke

8、ywords: The synthetical automation , PC protect , succeed electricity protection , adjusting and checking前 言本設(shè)計書是根據(jù)2007年某大學(xué)“電氣工程及其自動化專業(yè)”畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要求進(jìn)行編寫，介紹了電力系統(tǒng)規(guī)劃的設(shè)計的基本知識，包括設(shè)計原則、設(shè)計步驟和計算方法等。本書分為兩大部分：說明書和計算書，說明書主要對設(shè)計的原則、要求及具體的方法以文本的形式來表達(dá)，是設(shè)計書的主要理論來源和設(shè)計基礎(chǔ)，計算書通過對設(shè)計中涉及的出線保護(hù)的計算過程、方法等給以直觀的數(shù)值分析，設(shè)計以220KV變電站綜合自動化

9、-110KV出線保護(hù)的設(shè)計為主線，將電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、變電站綜合自動化等相關(guān)課程中的內(nèi)容聯(lián)系起來，介紹了電力系統(tǒng)主接線設(shè)計、電力網(wǎng)絡(luò)計算、短路計算及繼電保護(hù)整定計算的設(shè)計等內(nèi)容，力求反映電力系統(tǒng)的控制、微機繼電保護(hù)裝置、變電站綜合自動化等領(lǐng)域的知識。本設(shè)計書在設(shè)計過程中匯集了大量的資料，尤其對于現(xiàn)階段廣泛采用電力系統(tǒng)微機保護(hù)中線路保護(hù)整定計算的新方法和要求，進(jìn)行了比較詳盡的闡述，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展趨勢，由于時間倉促及水平有限，設(shè)計中不免有疏漏不足之處，懇請老師批評指正！謝謝！ 目錄第一部分 設(shè)計說明書 第一章 電氣主接線選擇 3 第一節(jié) 概述3 第二節(jié) 主接線的接線方

10、式選擇4 第二章 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 7 第一節(jié) 概述 7 第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇 7第三節(jié) 主變壓器容量的選擇8第四節(jié) 主變壓器型式的選擇8第三章 主接線比較選擇12第四章 短路電流計算基礎(chǔ) 14 第一節(jié) 概述 .14 第二節(jié) 短路計算的目的及假設(shè). .14 第三節(jié) 各種短路電流計算 .16 第五章 電氣設(shè)備的選擇.19 第一節(jié) 概述.19 第二節(jié) 斷路器的選擇 21 第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇.22第六章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 26第一節(jié) 概述 . 26 第二節(jié) 繼電保護(hù)整定計算26第三節(jié) 相間短路的電流、電壓保護(hù). 29第四節(jié) 零序電流保護(hù)35第五節(jié) 斷路器失靈保護(hù)38第二部分

11、設(shè)計計算書第七章 短路電流計算 41第一節(jié) 對稱短路計算41第二節(jié) 不對稱短路計算56第八章 高壓電氣設(shè)備選擇計算 72第一節(jié) 斷路器的選擇計算. 72第二節(jié) 隔離開關(guān)的選擇計算 .77第九章 整定計算82第一節(jié) 相間短路的電流、電壓整定計算82第二節(jié) 零序電流的整定計算88參考文獻(xiàn) 96結(jié)論97致謝.98附錄99設(shè)計說明書第一章 電氣主接線選擇第一節(jié) 概述主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方

12、式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。我國變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。1、主接線可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電；（3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。二、靈活性

13、：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。（1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求；（2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電；（3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。三、經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。（1）投資省：主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保

14、護(hù)不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器；（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。第二節(jié) 主接線的接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝

15、和擴建。而本所各電壓等級進(jìn)出線均超過四回，采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，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)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線接線方式，

16、故不選擇單母接線。2、單母分段用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，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，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于：110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。3、單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110

17、KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。4、橋形接線當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器LD，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢修LD時使用。當(dāng)線路故障時需停相應(yīng)的變壓器。所以，橋式接線，可靠性較差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位，故不選用橋式接線

18、。5、一個半斷路器（3/2）接線兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。6、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV220KV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回

19、路數(shù)達(dá)7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。7、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。當(dāng)110KV

20、出線為7回及以上，220KV出線在4回以下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。第二章 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇第一節(jié) 概述在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的

21、穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次所設(shè)計的變電所是市郊區(qū)220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至110KV及10KV母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺

22、數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。第三節(jié) 主變壓器容量的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，510年規(guī)劃

23、負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%80%。該變電所是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為：se = 2（）。 當(dāng)一臺變壓器停運時，可保證對60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可

24、保證98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè)220KV母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進(jìn)線是220KV側(cè)引進(jìn)。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量應(yīng)選擇為：Se = 0.7（S+S）。第四節(jié) 主變壓器型式的選擇一、主變壓器相數(shù)的選擇當(dāng)不受運輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。本次設(shè)計的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸?shù)臈l

25、件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。二、繞組數(shù)的選擇在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸

26、功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠

27、性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為8%，故不選擇自耦變壓器。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及

28、調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。三、主變調(diào)壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的1倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于

29、電網(wǎng)額定電壓的95%100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。四、連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。五、容量比的選擇由原始資料可知，110KV中壓側(cè)為主要受功率繞組，而10KV側(cè)是無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/50。六、主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率

30、高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，220KV變電所中一般裝設(shè)兩臺或兩臺以上主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)，配電設(shè)備，用電保護(hù)較復(fù)雜，且投資增大?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率小，因此可采用兩臺，選擇容量時應(yīng)滿足當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。選擇兩臺容量為120MVA的主變，主變總?cè)萘繛?40MVA主變主要起通過高中繞組從220,110

31、KV側(cè)傳送功率（35MVA）至低繞組10KVA側(cè)，并在110KV側(cè)電源故障時，通過高壓繞組從220KVA側(cè)無窮大系統(tǒng)傳送120MVA(最大)支援。因此，可選擇容量比為100/100/50。 本設(shè)計主變?yōu)榇笮妥儔浩?，發(fā)熱量大，散熱問題不可輕佻，強迫油循環(huán)冷卻效果較好，再根據(jù)變電站建在郊區(qū)，通風(fēng)條件好，可選用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。七變壓器的技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上條件選擇，確定采用西安變壓器廠型號為SFPSZ7-120000/220的220KV三繞組有載調(diào)壓電力變壓器，器具體參數(shù)如下型號SFPSZ7-120000/220聯(lián)接組標(biāo)號YN，yn，d11空載電流%額定電壓(KV)高壓中壓低壓22081.25%1

32、21額定容量MVA12012060阻抗電壓高中高低中低型號中個符號表示意義：從左至右S：三相F：風(fēng)冷卻P：強迫油循環(huán)S：三繞組Z：有載調(diào)壓7：性能水平號120000：額定容量220：電壓等級第三章 主接線比較選擇由設(shè)計任務(wù)書給定的負(fù)荷情況：220kV出線6回，110kV出線9回，10kV出線8回（其該變電所主接線可以采用以下兩種方案進(jìn)行比較：方案一220KV采用雙母帶旁路母線接線方式，110KV也采用雙母帶旁路母線接線，根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊第一冊可知，220KV出線5回以上，裝設(shè)專用旁路斷路器，考慮到220KV近期6回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊第一冊可知，1

33、10KV出線為7回及以上時裝設(shè)專用旁路斷路器。而由原始資料可知，110kV出線9回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。 10kV出線8回，可采用單母分段接線方式。方案一的接線特點：1）220KV、110KV均采用雙母帶旁路接線方式，并且設(shè)置專用旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性。2）10KV采用單母線分段，可以使重要負(fù)荷的供電從不同的母線分段取得，可靠性較高。方案二220KV側(cè)按SDJ2220500KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定，220KV配電裝置出線在4回及以上時，宜采用雙母線及其他接線。110KV出線9回，可采用雙母線接線方式，出線斷路器檢修時，可通

34、過“跨條”來向用戶供電。而任一母線故障時，可通另一母線供電。但由于雙母線故障機率較小，故不考慮。10KV采用單母線分段，可以使重要負(fù)荷的供電從不同的母線分段取得，可靠性較高。方案二的接線的特點：1）220KV采用雙母線接線方式時，該接線變壓器接在不同的母線上，負(fù)荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，運行可靠性高，任一母線或母線上的設(shè)備檢修，均不需掉線路。 2）110KV采用雙母線接線方式，出線回路較多，輸送和穿越功率較大，母線事故后能盡快恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修時可以輪流檢修，不致中斷供電，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，而檢修每回路的斷路器和隔離開關(guān)時需要停電。3）10KV采用單母線接線方式，10K

35、V采用單母線運行時，操作不夠靈活、可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。比較：方案一中220KV、110KV都采用雙母帶旁路，并且設(shè)計專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母線接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性?？煽啃愿哂诜桨付?，但方案二中220KV、110KV都采用雙母線，負(fù)荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，可靠性也較高，但10KV采用單母線運行時，操作靈活性差、供電可靠性不高，任一元件故障或檢修，均使整個配電裝置停電。其可靠性不如方案一。因此，任務(wù)設(shè)計中均顯不適。綜觀以上兩種主接線的優(yōu)缺點，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的原始資料可知該變電所220KV和110KV等級應(yīng)采用雙母線帶旁路接線

36、方式，10KV等級采用單母線分段接線方式。比較：方案二所用的斷路器、隔離刀閘比方案一少，其的經(jīng)濟性略低于方案一，但方案二中10KV側(cè)的供電可靠性差，方案一10KV側(cè)的可靠性明顯高于方案一，故不采用方案二；方案二中220KV、110KV都采用雙母線，并且110KV側(cè)能夠保證一二類負(fù)荷的可靠性，方案一設(shè)計專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母線接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性，可靠性高于方案二，但經(jīng)濟性低于方案一，根據(jù)原始資料，方案一滿足要求，而且根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，方案一更適合于本次設(shè)計的要求，故選擇方案一。第四章 短路電流計算基礎(chǔ)第一節(jié) 概述在電力系的電氣設(shè)備，在其運行

37、中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們

38、都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。第二節(jié) 短路計算的目的及假設(shè)一、短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算目的是：1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計算。2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算。3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。二、短路電流計算

39、的一般規(guī)定1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。三、短路計算基本假設(shè)1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱

40、運行；2）所有電源的電動勢相位角相同；3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負(fù)荷的影響；6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。四、基準(zhǔn)值高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：Sj = 100MVA基準(zhǔn)電壓：Vg（KV） 10.5 115 230五、短路電流計算的步驟1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；3）選擇短路點；4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短

41、路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：Id* = 有名值：Idi = Id*Ij5）計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：S = VjI短路電流沖擊值：Icj = 2.55I6）列出短路電流計算結(jié)果具體短路電流計算具體見計算說明書。第三節(jié) 各種短路電流計算最大、最小運行方式的選擇，目的在于計算通過保護(hù)裝置的最大、最小短路電流。在線路末端發(fā)生短路時，流過保護(hù)的短路電流與下列因素有關(guān)：1) 系統(tǒng)的運行方式，包括機組、變壓器、線路的投入情況，環(huán)網(wǎng)的開環(huán)閉環(huán)，平行線路是雙回運行還是單回運行。2) 短路類型。3) 電流分配系數(shù)。二、短路電流的計算短路電流

42、的計算是繼電保護(hù)整定的依據(jù)，所以我們必須加以重視。1）整定計算的要求選擇規(guī)定的運行方式；2）確定短路段及短路類型；3）對確定的短路點經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的合并，化簡求出歸算到短路點的各序綜合阻抗、；4）短路類型及電力系統(tǒng)故障的知識求出短路點的總電流；5）按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)求出流過被整定保護(hù)裝置的短路電流。a 三相短路電流的計算： 其有名值為： 系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路點的短路電流標(biāo)幺值系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路點的短路電流有名值歸算到短路點的綜合正序等值電抗。以下為簡便起見，省略下標(biāo) * 。b 兩相短路電流的計算： 歸算到短路點的負(fù)序綜合電抗兩相短路時短路點的全電流其各序分量電流值為： 分別為；兩相短路時，短路

43、點短路電流的正負(fù)序分量c 兩相接地短路電流計算： 兩相短路接地時，短路點故障相全電流 兩相短路接地時，短路點的正序電流分量 分別為兩相接地短路時的負(fù)序和零序電流分量。d 單相接地短路電流的計算：短路點各序分量電流為： 短路點故障的全電流為： 第五章 電氣設(shè)備的選擇第一節(jié) 概述導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行

44、方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。一、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)展的需要；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(jìn)和經(jīng)濟合理；4）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種；5）擴建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致；6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、技術(shù)條件1、按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣1）電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓Vymax不得低于回路

45、所接電網(wǎng)的最高運行電壓Vgmax即 VymaxVgmax一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220KV及以下時為Ve，而實際電網(wǎng)運行的Vgmax一般不超過Ve。2）電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q 0下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流Iy應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流Igmax即 IyIgmax由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Igmax = 1.05Ie（Ie為電器額定電流）。3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核當(dāng)周圍環(huán)境溫度Q和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度Q 0不等時，其長期允許電流Iy Q可按下式修正Iy Q = Iy = Kiy基中K 修正系數(shù)Q y導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常

46、發(fā)熱允許最高溫度我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度Q。= 40，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25。2、按短路情況校驗電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。1） 短路熱穩(wěn)定校驗 QkQn滿足熱穩(wěn)定條件為 Ir2tkIr2tQk 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)Qn 短路時導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng)In t秒內(nèi)允許通過的短時熱電流驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間：tk = tpr+tbrtpr 斷電保護(hù)動作時間tbr 相應(yīng)斷路器的全開斷時間2）短路的

47、動穩(wěn)定校驗滿足動穩(wěn)定條件為： icjidw IcjIdfIcj 短路沖擊直流峰值 （KA）Icj 短路沖擊電流有效值 （KA）idw、Idw 電器允許的極限通過電流峰值及有效值（KA）第二節(jié) 斷路器的選擇變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運行方式的任務(wù)，故障時，斷路器通常繼電保護(hù)的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作

48、量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35220KV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10KV電壓等級，10KV采用真空斷路器。1、按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間（td）的短路電流的有效值Ie(td)即：INbrIz（KA）INbr 高壓斷路器額定開斷電流（KA）Iz 短路電流的有效值（KA）2、短路關(guān)合電流的選擇在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了

49、保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器額定關(guān)合電流iNcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。即： idwicjiNcl 斷路器額定關(guān)合電流idw 額定動穩(wěn)定電流icj 短路沖擊電流3、關(guān)于開合時間的選擇對于110KV及以上的電網(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，用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時間大于。其選擇具體過程見計算說明書第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)，配制在主接線上時，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時，必須遵循倒閘操作順序。隔離開關(guān)的配置：1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時形成明

50、顯的斷口，與電源側(cè)隔離；2）中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè)12組接地刀閘或接地器。63KV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；4）按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。第四節(jié) 互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，以分別向測量儀表、

51、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況，其作用有：1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜，便于屏內(nèi)安裝。2）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。電流互感器的特點：1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無關(guān)；2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。電壓互感器的特點：1）容量很小，類似于一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù)；2）二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運行，即開路狀態(tài)?；ジ衅鞯呐渲茫?）為滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設(shè)電流互感器；2）在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，如：發(fā)電機和變壓器的中