畢業(yè)設計110kv變電站二次設計

1、目錄摘要緒論1第1章變電站的分析與設計31.1變電站的總體分析31.2 變電站的負荷分析4第2章主變壓器的選擇及主接線選擇72.1 主變壓器的選擇72.2 電氣主接線設計11第3章短路電流的計算193.1 短路的概念及路電流的種類193.2 短路電流的計算203.3 在最大運行方式下的短路電流233.4 短路電流計算結果30第4章線路保護314.1 電力系統(tǒng)繼電保護的作用314.2 輸配電線保護344.3 線路末端短路電流344.4 線路保護整定35第5章變壓器的保護375.1 變壓器裝設的保護375.2 變壓器保護的整定方法385.3 變壓器差動保護整定計算405.4 變壓器最大運行方式下1

2、0kv側的短路電流415.5 縱差保護的整定計算455.6 變壓器過流保護整定計算46第6章母線保護506.1 簡介506.2 母線的保護方式506.3 雙母線同時運行時母線保護51第7章防雷保護和接地設計527.1 直擊雷保護527.2 雷電侵入波保護53總結55致謝56參考文獻57附錄電氣主接線圖附錄變壓器保護原理圖附錄線路電流保護摘要本次設計任務旨在體現對本專業(yè)各科知識的掌握程度，同時檢驗本專業(yè)的學習結果。首先根據任務書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數，分析負荷發(fā)展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經濟及可

3、靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，做出線路保護，變壓器保護，母線保護，防雷保護。從而完成了110kV電氣二次部分的設計。關鍵詞：電力系統(tǒng)，短路電流，繼電保護。ABSTRACTDesign the task this time is aim at intensity of mastering of every subject knowledge of this specialityreflecting, and of

4、test this specialitysstudy result. first, analyze the tend of load department according to all parameter of load about system and circuit on task book. It expounds the necessity to this situation from the rspect of increasing load. Then through tothe generalization of planning to build the transform

5、er substationand the analysis of the load materials, safe, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 110kV, 35kV, 10kV. Calculated and supplied power in the range and confirmed TV station's number of the main voltage transformer through load finally, capac

6、ity and type, capacity and type of using the voltage transformer stand surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus ba

7、r is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part two times of 110kV. Key Words：Power system；short out in the electric current；relay protection.緒論電力工業(yè)是國民經濟的一項基礎工業(yè)和國民經濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家

8、經濟發(fā)展水平的重要標志。由于電能在工業(yè)及國民經濟的重要性，電能的輸送和分配是電能應用于這些領域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級電站經過調整后的電能書送給下級負荷，是電能輸送的核心部分。其功能運行情況、容量大小直接影響下級負荷的供電，進而影響工業(yè)生產及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)將動作。可能造成停電等事故，給生產生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。變電站是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分經濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才

9、能正常的運行工作，為國民經濟服務。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設計得就是110KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。變電站內的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設有各種保護裝置，這些保護裝置是根據下級負荷地短路、最大負荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應跳閘保護，并且，現在的跳閘保護整定時間已經很短，在故障解除后，系統(tǒng)內的自動重合閘裝置會迅速和閘恢復供

10、電。這對于保護下級各負荷是十分有利的。這樣不僅保護了各負荷設備的安全利于延長是使用壽命，降低設備投資，而且提高了供電的可靠性，這對于提高工農業(yè)生產效率是十分有效的。工業(yè)產品的效率提高也就意味著產品成本的降低，市場競爭力增大，進而可以使企業(yè)效益提高，為國民經濟的發(fā)展做出更大的貢獻。生活用電等領域的供電可靠性，可以提高人民生活質量，改善生活條件等?？梢?，變電站的設計是工業(yè)效率提高及國民經濟發(fā)展的必然條件。由于本地區(qū)經濟發(fā)展的需要電力供不應求的情況下，為了適應本地區(qū)經濟的發(fā)展要在本地區(qū)建設110kV變電站。 具體要求如下：本電力系統(tǒng)應包括變電，配電以及相應的通信、安全自動、繼電保護、調度自動化等設施

11、。在國家發(fā)展計劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)資源，用最少的資金為國民經濟各部門及人民生活提供充足、可靠、合格的電能。本次設計的變電站為110KV變電站，其下級負荷為35KV級鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農業(yè)和10KV級工業(yè)及其它負荷。這些負荷不僅包括水泥廠、開關廠等工業(yè)部門，也有政府、市區(qū)等非工業(yè)部門。他們對供電的要求不同。依照先行的原則，依據遠期負荷發(fā)展本設計該變電所，本變電站主要任務是把110KV變成35kV和10kV電壓供周邊城鄉(xiāng)使用。尤其對本地區(qū)大用戶進行供電，改善提高供電水平，提高了本地供電質量和可靠性?，F在，隨著大電網系統(tǒng)的建設，輸電的電壓等級越來越高，這一方面使降低損耗的需要，另一方面也是工業(yè)生產等負

12、荷發(fā)展的需要。我國目前廣泛采用的輸電等級有110KV、220KV等級別，還有500KV級的輸電線路也在迅速發(fā)展，所以110KV級的變電站在電力系統(tǒng)中的應用也十分廣泛。并且伴隨電力系統(tǒng)中所用電氣元件產品諸如斷路器、繼電器、隔離開關等性能指標的提高，變電站的功能也會越來越完善，可靠性也會得到很大的提高。第1章變電站的分析與設計1.1變電站的總體分析電力工業(yè)是國民經濟的一項基礎工業(yè)和國民經濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經濟發(fā)展水平的重要標志。隨著社會的發(fā)展

13、，電能被日益廣泛的應用于工農業(yè)生產以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉化為期他形式的能源，例：機械能、熱能、光能、磁能等，并且電能的輸送和分配易于實現，可以輸送到需要它的人和工作場所和生活場所。電能的應用規(guī)模也很靈活以電能作為動力，可以促進工農業(yè)的機械化和自動化。保證產品質量大幅度提高勞動生產率。同時提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。為了滿足市區(qū)生產和生活的供電要求，決定要在YB市新建一所110KV降壓變電站。變電站的站址選擇靠近公路，有良好的交通運輸條件，同時也為變電站職工的生活提供了方便。變電站所處區(qū)域地勢平坦、土質為黏土，海拔200米，地勢平坦，為

14、非強地震區(qū)，輸電線路走廊寬闊，有利于線路架設和電氣設備的安裝，全線為黃土層帶。地耐力為2.4，天然容重r2，內擦角，土壤電阻率為100，變電所保護地下水位低，水質良好，無腐蝕性。有利于變電站的經濟運行，另外，也降低對防雷保護裝置的要求。氣象條件：年最高氣溫40c，年最低氣溫20，年平均氣溫15，最熱月平均最高氣溫32，最大復水厚度b10mm，最大風速25，屬于我國第六標準氣象區(qū)。變電站選址避開了大氣嚴重污穢和嚴重鹽霧地區(qū)及冬季主導風向的影響，即避開了工業(yè)電力負荷，如化肥廠、紡織廠、水泥廠、柴油機廠等污染企業(yè)的影響。此外，這些電力負荷位于變電站的北部和南部，變電站設在污染源的下風口（冬季主導風向

15、為西北風），受到輕微污染，影響電力系統(tǒng)的運行性能。變電站東部沒有重要的電力負荷，這為進出線提供了廣闊的線路走廊，還有利于變電站的擴建 ，另外，變電站選址還考慮了變電站與附近設施的影響。因此，若變電站選址不當，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，電網的損失及投資的大小，還可能引起電力倒流，甚至產生更嚴重的后果。根據電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下:電壓等級：110/35/10KV線路回數：110KV近期2回， 遠景發(fā)展2回。35KV 近期4回。10KV 近期9回， 遠景發(fā)展2回。該變電所位于YB市郊東南郊，交通便利，變電所的西邊為10KV負荷密集區(qū)，主要有棉紡廠、食品廠、印染廠、針織廠、柴油機廠、

16、毛紡廠及部分市區(qū)用電。變電所以東主要有35KV的水泥廠、化肥廠及市郊其它用電。圖11 系統(tǒng)接線簡圖1.2變電站的負荷分析根據負荷允許停電程度的不同，可以將負荷分為三個等級，即一級負荷、二級負荷、三級負荷。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級負荷將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境嚴重污染對工廠將造成經濟上的巨大損失，如重要的大型的 設備損壞，重要產品或用重要原料生產的產品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴重的政治影響。二級負荷會造成較大的經濟損失，如生產的主要設備損壞、產品大量報廢或減產；還可能引起社會秩序混亂或較嚴重的政治影響。三級負荷造成的損失不大或不會造成直接經

17、濟損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經濟的發(fā)展，負荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負荷，必須有二個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。對特別重要的一級負荷應該由二個獨立電源點供電。對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電。對于三級負荷，一般只需一個電源供電。對于110KV側，有市甲線、市系線，通過甲變電站、乙變電站和S、SII相連，構成了電力系統(tǒng)環(huán)網。如果有任何一條線路發(fā)生故障，會直接影響電力系統(tǒng)環(huán)網運行的穩(wěn)定性。由于各條線路的最大穿越功率不同，對電力系統(tǒng)造成的破壞程度也有所不同。但是，它們都會影響

18、變電站的穩(wěn)定運行，電能質量下降，導致變電站變壓器容量在三相不平衡負荷下運行，產生諧波電流，造成嚴重的后果。 表11 35kv負荷分析電壓等級負荷名稱最大負荷（MW）負荷組成()自然功率(H)線長(KM) 備注近期遠景一二 35kv郊一4.87.25300.912郊二68.45300.916水泥廠13.64.815300.920水泥廠23.64.815300.920、類負荷分析27.048MVA10.5MVA在35KV負荷中一、二類負荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產機械的壽命縮短產品質量下降和一定的經濟損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。表1-210KV負荷分析電壓等級負荷名稱最大負荷(MW)負

19、荷組成()自然功率(H)線長(KM) 備注近期遠景一二 10kv棉紡廠14.8620400.7555003.5棉紡廠24.8620400.7555003.5印染廠13.69.630400.7850004.5印染廠23.64.830400.7850004.5毛紡廠2.44.820400.7550002.5針織廠2.43.620400.7545001.5橡膠廠2.43.630400.7245003市區(qū)13.64.820400.825002市區(qū)23.64.820400.825002備用1 3.6.0.78備用23.6.78在10KV負荷中，印染、毛紡廠、針織廠、棉紡廠、橡膠廠、市區(qū)一、二類負荷比較大

20、；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現次品，機器損壞，甚至出現事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良政治和社會影響，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。第2章 主變壓器的選擇及主接線選擇2.1 主變壓器的選擇2.1.1 主變容臺數的選擇（1）對大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側構成環(huán)網情況下，裝兩臺主變?yōu)橐恕＃?）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設計時應考慮裝三臺的可能性。（3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎宜大于變壓器容量的1-2級設計，以便負荷發(fā)展時更換主變。變壓器的容量、臺數直接影響到變電站的電氣主接線形式和配電裝置的結構。它的確定除了依據傳遞容量基本原始資料外，還要根據電

21、力系統(tǒng)510年的遠景發(fā)展計劃，輸送功率的大小、饋線回路數、電壓等級以及接入電力系統(tǒng)中的緊密程度等因素，進行綜合分析與合理的選擇。主變容量選擇根據“35110KV變電所設計規(guī)范”主要變壓器的臺數和容量，應根據地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級負荷變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術經濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于60的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側線圈的功率均達到該變壓器的15以上，主要變壓器宜采用三線圈變壓器。由于我國電力不足、缺

22、電嚴重、電網電壓波動較大。變壓器的有載調壓是改善電壓質量、減少電壓波動的有效手段。對電力系統(tǒng)，一般要求110KV及以下變電所至少采用一級有載調壓變壓器，因此城網變電所采用有載調壓變壓器的較多。主變容量選擇原則（1）主變容量選擇一般應按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。（2）根據變電所帶負荷性質和電網結構來確定主變容量，對有重要負荷的變電站應考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站，當一臺主變停運時，其余主變壓器應能保證全部負荷的60。(3)同級電壓的單

23、臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系列化，標準化。（主要考慮備用品，備件及維修方便）主變臺數的選擇原則（1）對大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側構成環(huán)網情況下，裝兩臺主變?yōu)橐恕＃?）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設計時應考慮裝三臺的可能性。（3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎宜大于變壓器容量的1-2級設計，以便負荷發(fā)展時更換主變。（4）在有一級，二級負荷的變電站中，應該裝設兩臺主變電壓器。當技術經濟比較合理時主變壓器的臺數也可以多于兩臺。如果變電站可由中、低壓側電力網中取得足夠能量的備用電源時，可以裝設一臺主變壓器。（5）裝設兩臺及其以上主變壓器的變電站中，

24、當斷開一臺時，其余主變壓器的容量應保證用戶一級負荷和部分二級負荷（一般不應小于主變壓器容量的60%）。具有三種電壓等級的變電站中，如果通過主變壓器各側繞組的功率均達到主變壓器容量的15%時，主變電壓器宜采用三繞組變壓器。2.1.5主變容量和臺數選擇計算（1）35KV中壓側：其出線回路數為4回，,結合“1.2變電站的負荷分析”35kv負荷情況分析表11知：27.048MVA（2）10KV低壓側：由于其出線回路數共11回，故可取Kt=0.85,結合10kv負荷情況分析可知：（886.156.156.44.8+5+6+6+4.615+4.615）58.664MVA則三繞組變壓器的計算容量：因此，選擇

25、兩臺50MVA的變壓器。校驗：（1）（2-1）>滿足一臺停運時另一臺不小于全部容量的60。31.8MVA（2）（2-1）>也滿足一臺停運時另一臺滿足全部一、二類負荷。綜上所述，最終確定為SFSZ750000/110型變壓器。2.1.6繞組數和繞組連接方式的選擇參考電力工程電氣設計手冊和相應的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的15以上，或在低壓側雖沒有負荷，但是在變電所的實際情況，由主變容量選擇部分的計算數據，明顯滿足上述情況。故YB市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。 參考電力工程電氣設計手冊和相應規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電

26、壓一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有Y和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是型的，我國110KV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點，所以都需要選擇的連接方式。對于110KV變電所的35KV側也采用的連接方式，而6-10KV側采用型的連接方式。故YB市郊變電所主變應采用的繞組連接方式為：。2.1.7全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中性點直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。110KV側采用分級絕緣的經濟效益比較顯著，并且選用與中性點絕

27、緣等級相當的避雷器加以保護。35KV及10KV側為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。主變壓器的冷卻方式根據主變壓器的型號有：自然風冷式、強迫油循環(huán)風冷式、強迫油循環(huán)水冷式、強迫導向油循環(huán)式等。然而自然風冷卻適用于7.5MVA以下小容量變壓器。容量大于10MVA的變壓器采用人工風冷。從經濟上考慮，結合本站選用50MVA的變壓器，應選用強迫空氣冷卻。表2-1 SFSZ7-50000/110系列電力變壓器主要技術參數型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）連接組別阻抗電壓（%）空載電流（%）損耗（KW）高壓中壓低壓高低高中中低空載負載SFSZ7-50000/11050000110&

28、#177;8×1.25%38.5±2×2.5%10.5YN yn0 d111810.56.51.371.2250=11=-0.5=7（記為0）2.2電氣主接線設計2.2.1電氣主接線的設計要求變電所主接線設計是電力系統(tǒng)總體設計的組成部份。變電所主接線形式應根據變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并且應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設計的基本要求為：(1)供電可靠性。主接線的設計首先應滿足這一要求；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復供電快。(2)適應性和靈活性。能適應一定時期內沒有預計到的負荷水平變化；

29、改變運行方式時操作方便，便于變電所的擴建。(3)經濟性。在確保供電可靠、滿足電能質量的前提下，要盡量節(jié)省建設投資和運行費用，減少用地面積。(4)簡化主接線。配網自動化、變電所無人化是現代電網發(fā)展必然趨勢，簡化主接線為這一技術全面實施，創(chuàng)造更為有利的條件。(5)設計標準化。同類型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標準化，有利于系統(tǒng)運行和設備檢修。參考35110KV變電所設計規(guī)范第條：變電所的主接線應根據變電所所在電網中的地位、出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。主接線選擇原則電氣主接線是指發(fā)電廠或變電站中的一次

30、設備按照設計要求連接起來表示生產、匯集和分配電能的電路,也稱為主電路.主接線形式于電力系統(tǒng)原始資料,發(fā)電廠,變電站本身運行的可靠性,靈活性和經濟性的要求等密切相關,并且對電氣設備的選擇,配電裝置布置,繼電保護和控制方式的擬定都有較大的影響。電氣主接線是由高壓電器通過主接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，組成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。它直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各方

31、面的因素，經過技術、經濟論證比較后方可確定。對電氣主接線的基本要求，概括地說應包括可靠性、靈活性和經濟性三個方面。安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經濟各部門帶來的損失將更加嚴重，往往比少發(fā)電能的價值大幾十倍，至于導致人身傷亡、設備損壞、產品報廢、城市生活混亂等經濟損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機會越少，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電

32、氣設備檢修及故障時，也能適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地轉換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調度靈活、操作方便的基本要求，既能靈活地投、切某些機組、變壓器或線路，調配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，即具有靈活性。在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質量的設備和現化的自動裝置，從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。一般應當從以下幾方面考慮：（1）投資省 主接線應簡單清晰，以節(jié)省開關

33、電器數量，降低投資；要適當采用限制短路電流的措施，以便選用價廉的電器或輕型電器；二次控制與保護方式不應過于復雜，以利于和節(jié)約二次設備及電纜的投資。（2）占地面積少 主接線設計要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積減少。同時應注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電所，在可能和允許條件下，應采取一次設計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經濟效益。（3）電能損耗少 在發(fā)電廠或變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應經濟合理地選擇變壓器的型式、容量、和臺數，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。電氣主接線形式的確定目前變電所常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁

34、路、雙母線、雙母線分我們在比較各種電氣主接線的優(yōu)劣時，主要考慮其安全可靠性、靈活性、經濟性三個方面。首先，在比較主接線可靠性的時候，應從以下幾個方面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或隔離開關檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能否保證對、類用戶的供電；變電站全部停電的可能性；大型機組突然停電時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。其次，電氣主接線應該能夠適應各種運行狀態(tài)，并且能夠靈活地進行運行方式的切換。不僅正常時能安全可靠的供電，而且在電力系統(tǒng)故障或電氣設備檢修時，也能夠適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地切換運行方式，使停電的時間最短，影響

35、的范圍為最小。再次，在設計變電站電氣主接線時，電氣主接線的優(yōu)劣往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間，欲使電氣主接線可靠、靈活，必然要選用高質量的電氣設備和現代化的自動化裝置，從而導致投資的增加。因此，電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經濟合理就可以了。參考35110KV變電所設計規(guī)范第條：35110KV線路為兩回及以下時，宜采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形單母線或單母分段的接線形式，3563KV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線，110KV線路為6回及以上時，宜采用雙母線接線。第條：在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110KV主接線中，當不允許停電檢修斷路

36、器時，可以設置旁路設施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯斷路器兼做旁路斷路器的接線，當110KV線路為6回及以上，3563KV線路為8回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器，主變壓器35110KV回路中的斷路器，有條件時，亦可接入旁路母線，采用斷路器的主接線不宜設旁路設施。第條：當變電站裝有兩臺主變時，610KV側宜采用分段單母線。線路為12回及以上時亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。綜合以上規(guī)程規(guī)定，結合本變電站的實際情況，110KV側有4回出線（近期2回，遠景發(fā)展2回），35KV側有4回出線，10KV側有11回出線（近期9回，遠景發(fā)展2回）。故可對各電壓等級側

37、主接線設計方案作以下處理：（1）110kv側：110kv側是本站的進線段，它對本站的可靠性有很大影響。下面擬定兩種接線方案。圖2-1單母分段的適用范圍：(1)610kv配電裝置出線回路數為6回及以上時。(2)3566kv配電裝置出線回路數為68回時。(3)110kv220kV配電裝置出線回路數為34回時。雙母接線的適用范圍當母線回路數或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復供電、母線或母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調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條件如下：(1)610kv配電裝置，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時。(2)3566kV配

38、電裝置，當出線回路數超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時。(3)110220kv配電裝置出線回路數為5回及以上時，或當110kv220kv配電裝置，在系統(tǒng)中后重要地位，出線回路數為4回及以上時。表2-2 單母分段與雙母接線比較方案項目方案I 單母分段方案II 雙母接線可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，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，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條回路和與此隔離開關相連的該組母線，其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行。靈

39、活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。調度靈活，各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。綜合本站實際情況，110kv級是本站的進線側，而且不需要經常倒線操作，它對本站的供電可靠性至關重要。因此選擇方案，即單母分段接線。（2）35kv側：35kv側是本站的一個出線電壓等級，它向郊區(qū)一、郊區(qū)二、水泥廠一、水泥廠二供電。這里、級所占比重比較高。對35kv側的主接線設計了兩種方案：表2-3 單母分段與單母接線比較方案項目方案I 單母分段方案II 單母接線可靠性用斷路器把母線分段后

40、,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均需停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。靈活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。圖2-2單母線接線的適用范圍：一般適用于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不超過5回。(2)3566kv配電裝置的出線回路數不超過3回。(3)110kv220kv配電裝置的出線回路數不超過2回。根據本站實際情況，在35KV負荷中一、二類負

41、荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產機械的壽命縮短產品質量下降和一定的經濟損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。因此選擇方案，即單母分段接線。（3）10kv側：對10kv側的主接線擬定了兩種方案：圖2-3單母線分段接線的優(yōu)缺點：優(yōu)點：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；當一段母線發(fā)生故障，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大面積停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的問路都要在檢修期間內停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越；擴建時密向兩個方向均衡擴建。雙母線接線的伏缺點：優(yōu)點：（1）供電可靠。通過兩組母線

42、隔離開關的倒換操作，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，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條回路和與此隔離開關相連的該組母線，其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行，但其操作步驟必須正確。例如：欲檢修工作母線，可把全部電源和線路倒換到備用母線上。其步驟是：先合上母聯斷路器兩例的隔離開關，再合母聯斷路器QF，向備用母線充電，這時，兩組母線等電位，為保證不中斷供電，按“先通后斷”原則進行操作，即先接通備用母線上的隔離開關，再斷開工作母線上的隔離開關。完成轉換后，再斷開母聯QF及其兩側的隔離開關，即可使原工作母線退出運行進行檢修。（2）調度靈活。

43、各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。通過倒閘操作可以組成各種運行方式。例如：當母聯斷路器閉合，進出線分別接在兩組母線上，即相當于單母線分段運行；當母聯斷路器斷開，一組母線運行，另一組母線備用全部進出線均接在運行母線上，即相當于單母線運行，兩組母線同時工作，并且通過母聯斷路器并聯運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運行。這也是目前生產中最常用的運行方式，它的母線繼電保護相對比較簡單。根據系統(tǒng)調度的需要，雙母線還可以完成一些特殊功能。例如：用母聯與系統(tǒng)進行同期或解列操作；當個別回路需要單獨進行試驗時(如線路

44、檢修后需要試驗)，可將該回路單獨接到備用母線上運行；當線路利用短路方式熔冰時，亦可用一組備用母線作為熔冰母線，不致影響其它回路工作。（3）擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母線分段那樣導致出線交叉跨越。（4）便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開。缺點：（1）增加了電氣設備的投資。（2）當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒閘操作電器需在隔離開關和斷路器之間裝設閉鎖裝置。（3）當饋出線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。根據本站實際

45、情況，在10KV負荷中，印染、毛紡廠、針織廠、棉紡廠、橡膠廠、市區(qū)一、二類負荷比較大。若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現次品，機器損壞，甚至出現事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良社會影響，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。且此電壓等級出線回數多，需經常倒換。因此選擇方案雙母接線。表24 主接線方案表110kv35kv10kv單母分段接線單母分段雙母接線第3章 短路電流的計算3.1短路的概念及路電流的種類短路的概念電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網的正常運行中，并有可能損壞電氣設備。因此，在電力系統(tǒng)的設計和運行中，都要對供電網絡進行短路電流計算，以便正確地選用和調整繼電保護裝

46、置，正確地選擇電氣設備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。短路的種類有以下幾種：（1）三相短路。（2）兩相短路。（3）兩相短路接地。（4）單相短路（接地）。三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相電流特大。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數值不相等，相角也不同。3.1.2短路電流的暫態(tài)過程和短路電流種類1短路電流的暫態(tài)過程當電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，由于短路回路存在著電感，電流不能突變，因此有一個暫態(tài)過程。短路電流隨時間變化，最后達到穩(wěn)定值。短路全電流id由對稱的周期分量和不對成的非周期分量兩部分合成，即。周期分量先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值。非周期

47、分量按指數規(guī)律衰減，其衰減時間常數為0.05-0.2。2計算各短路電流的目的（1） 短路沖擊電流：用來校驗電氣設備和母線的動穩(wěn)定。（2） 短路全電流最大有效值Ich（第一周期短路全電流有效值）：用來校驗電氣設備和母線的動穩(wěn)定。（3）超瞬變短路電流有效值I：用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的短流量。（4） 短路后0.2秒后的短路電流周期分量有效值：用來校驗斷路器的斷流量。（5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：用來校驗電氣設備和載流部分的熱穩(wěn)定。（6） 短路后0.2S后的短路容量：用來校驗斷路器的遮斷容量。3.2短路電流的計算一、為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出

48、一下規(guī)定：（1） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。（2） 認為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。（3） 輸電線路的分布電容略去不計。（4） 每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。（5） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件X/3>R時，可以略去電阻的影響。（6） 短路點離同步調相機和同步電動機較近時，應該考慮對短路電流值的影響。有關感應電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電

49、流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。此時，電動機將變?yōu)榘l(fā)電機運行狀態(tài)，母線上電壓低于電動機的反電勢。（7） 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并,兩個容量相差很大的電源不能夠合并。（8） 以供電電源為基準的電抗標幺值>3.5,可以認為電源容量為無限大容量的系統(tǒng),短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。二、短路電流的標幺值計算法短路電流計算,根據電力系統(tǒng)的實際情況,可以采用標幺值或有名值計算,那種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標幺值計算. 所謂標幺值,是實際值與基準值之比. 標幺值沒有單位.設所選頂定的基

50、準值電壓,基準電流,基準容量及基準電抗分別為,則這一元件的各已知量的標幺值分別為,式中：S、U、I、X-以有名單位表示的容量(MVA)、電壓(KV)、電流(KA) 、電抗；、-以基準量表示的容量(KVA)、電壓(KV)、電流(KA)、電抗。工程計算上通常先選定基準容量和基準電壓，與其相應的基準電流和基準電抗,均可由這兩個基準值導出?；鶞嗜萘靠刹捎秒娫慈萘炕蛞还潭ㄈ萘?，為了計算一致，通常采用=100MVA為基準容量；基準電壓一般采用短路點所在級的網路平均額定電壓，即=。表31電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計算公式序號元件名稱給定參數電抗平均值計算公式通用式=100MVA1發(fā)電機（或電動機）額定容量超瞬變

51、電抗百分數2變壓器額定容量阻抗電壓百分比310（6）KV電纜平均電壓每千米電抗線路長度L0.08410（6）KV架空線路平均電壓每千米電抗線路長度L0.4535KV架空線路平均電壓每千米電抗線路長度L0.4256電抗器額定電壓額定電流電抗百分數三、短路電流的有名值計算法在有名值計算法中，每個電氣元件的單位是有名的，而不是相對值。在比較簡單的網路低電壓電網，常采用有名值計算法計算短路電流。采用此方法計算，須將各電壓等級的電氣元件參數都歸算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機、變壓器、電動機、電抗器等元件的百分數電抗值（銘牌上一般有標出）均應換算成有名值來計算。電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計算公式如下：

52、（1）發(fā)電機（電動機）式中：-發(fā)電機的超瞬變電抗值；-發(fā)電機以額定值為基準的超瞬變電抗的百分數；-發(fā)電機額定容量（MVA）；（2）變壓器：當電阻值允許忽略不計時，式中：、-變壓器的電阻、電抗、阻抗；-變壓器以額定值為基準的阻抗電壓百分數；-變壓器短路損耗（KW）（3）電抗器式中：-電抗器以額定值為基準的電抗百分數；-電抗器的額定電流和額定電壓（KV、KA）；（4）線路式中：、-線路單位長度的電阻和電抗（）；-線路運行的額定電壓（KV）；3.3在最大運行方式下的短路電流圖3-1系統(tǒng)接線簡圖將有名值轉換成標幺值：1.選擇基準容量 =100MA基準電壓為各級電壓的平均額定電壓。線路電抗取X=0.4線

53、路L1:線路L2:線路L3:110kv側簡化網絡圖：圖3-2先將它化成星形：圖3-3將、化成、。將、合并成；將、合并成：計算各電源點到短路點的轉移電抗，化成：圖3-4為S2到短路點的轉移電抗，是S1到短路點的轉移電抗。它們分別應的計算抗：又由于>3.5，故直接由查0秒曲線得110kv側短路電流：查0.2秒曲線得110kv側短路電流：查4秒曲線得110kv側短路電流：沖擊電流： (取1.8)35kv側簡化網絡圖：圖3-5圖3-6先將它化成星形：圖3-7將、合并成；將、合并成：將、合并成：計算各電源點到短路點的轉移電抗，化成：圖3-4為S2到短路點的轉移電抗，是S1到短路點的轉移電抗。它們分

54、別對應的計算電抗：又由于>3.5，故直接由查0秒曲線得35kv側短路電流：查0.2秒曲線得35kv側短路電流：查4秒曲線得35kv側短路電流：沖擊電流： (取1.8)10kv側簡化網絡圖：圖3-8圖3-6將它化成星形：圖3-7將、合并成；將、合并成：將、合并成：計算各電源點到短路點的轉移電抗，化成：圖3-4為S2到短路點的轉移電抗，是S1到短路點的轉移電抗。它們分別對應的計算電抗：又由于>3.5，故直接由查0秒曲線得10kv側短路電流：查0.2秒曲線得10kv側短路電流：查4秒曲線得10kv側短路電流：沖擊電流： (取1.8)3.4短路電流計算結果表3-1 短路電流計算結果表I"（KA）(KA）（KA）（KA）110kv21.162.15.0935Kkv4.454.244.5511.3310Kkv14.0413.3414.1435.74第4章線路保護4.1 電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力系統(tǒng)在運行中，可能出現各種故障和不正常運行狀態(tài)，員常見同時也是員危險的故障是發(fā)生各種形式的短路。在發(fā)生短路時可能產生以下的后果：