電氣自動化畢業(yè)設(shè)計110kv變電站的電氣主接線設(shè)計

1、 110kV變電站電氣主接線設(shè)計 白銀進(jìn)物理與電子信息學(xué)院 電氣工程及其自動化 學(xué)號：120542041指導(dǎo)教師：高岳摘要：變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，因此，變電站安全可靠運(yùn)行與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。本次設(shè)計，假定某地的負(fù)荷現(xiàn)狀以及分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對負(fù)荷資料的分析，從安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，最后，根據(jù)最大負(fù)荷電流及短路電流計算的結(jié)果確定繼電保護(hù)裝置，從而完成了110kV電氣一次部分的設(shè)計。關(guān)鍵詞：變電站；電氣設(shè)備；負(fù)荷計算；短路電流計算；電氣主接線The design of 110

2、kV electrical substation main wiringBai Yin-jinCollege of Physics and Electronic Information Electric Engineering and Automation No: 120542041Tutor: Gao YueAbstract:Transformer substation is an important part of power system,and its safety and reliability are closely related with the development of

3、national economy. This design supposing the present load condition of certain place and analyzing the load development trend. From the load increasing illustrates the necessity of the site, and then through the analysis of the load data, considered from the aspects

4、 of safety, economy and reliability. Finally, to determine the relay protection device according to the calculation of the maximum load current and short circuit current results, thus completing the110kV electrical design of a part of the.K

5、ey words: transformer substation; electrical equipment; load calculation; short circuit current calculation;main electrical wiring目 錄1 引言41.1 選題的背景及意義41.2 設(shè)計的主要內(nèi)容42 變電站的原始資料及負(fù)荷計算42.1 變電站的規(guī)模42. 2 變電站的基本數(shù)據(jù)52.2.1 110kV側(cè)基本數(shù)據(jù)52.2.2 35kV側(cè)基本數(shù)據(jù)52.2.3 l0kV側(cè)站用負(fù)荷基本數(shù)據(jù)52. 3 系統(tǒng)情況52.4 負(fù)荷計算63 變電站短路電流計算63. 1 短路故障產(chǎn)生的

6、原因63. 2 短路故障的危害73. 3 短路電流計算的目的及假設(shè)83. 4 短路電流計算的步驟93. 5 短路電流計算的結(jié)果94 電氣主接線的設(shè)計104. 1 電氣主接線設(shè)計的基本要求104.1.1 可靠性104. 1. 2 靈活性114. 1. 3 經(jīng)濟(jì)性114. 2 主接線的一般接線形式114. 3 主接線方案的選擇124. 3. 1 110kV側(cè)電氣主接線124. 3. 2 35kV側(cè)電氣主接線134. 3. 3 10kV側(cè)電氣主接線145 主變壓器的保護(hù)155.1 變壓器的故障類型155. 2 變電站主變保護(hù)的配置155.2.1主變瓦斯保護(hù)15差動保護(hù)16主變壓器的后備保護(hù)16過負(fù)荷

7、保護(hù)16變壓器的零序過流保護(hù)166 總結(jié)16參考文獻(xiàn)17附錄119附錄2241 引言1.1 選題的背景及意義隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，用電也成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的用配電裝置。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)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。我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機(jī)監(jiān)控。電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。變電站是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密

8、、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較大的工業(yè)建筑。電力工業(yè)的發(fā)展，單機(jī)容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電站的建立促使變電站建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計不斷地改進(jìn)和發(fā)展。變電站結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進(jìn)、代管理的運(yùn)用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。電氣主接線是發(fā)電廠變電站的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電站綜合自動化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)“無人值守”變電站已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)

9、展方向和趨勢。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，需要密切結(jié)合我國的實際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，綜合分析，需要設(shè)計出一系列的符合我國各個地區(qū)的用以供電的變電站，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項工作，以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益1。1.2 設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計包括：(1)所設(shè)計變電站的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)分析。(2)所設(shè)計變電站負(fù)荷計算。(3)所設(shè)計變電站電氣主接線的設(shè)計。(4)所設(shè)計變電站短路電流計算。(5)所設(shè)計變電站主變壓器的保護(hù)。2 變電站的原始資料及負(fù)荷計算2.1 變電站的規(guī)模本次變電站設(shè)計為一110kV區(qū)域性變電站，以供給附近地區(qū)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和民用電。該變電站建成后，主要對本區(qū)用戶供電

10、為主，尤其對本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電，以改善提高供電水平。同時和其他地區(qū)變電站聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，提高了本地供電質(zhì)量和可靠性。2. 2 變電站的基本數(shù)據(jù)2.2.1 110kV側(cè)基本數(shù)據(jù)110kV側(cè)出線4回，另有2回備用，同時系數(shù)取0.9，其負(fù)荷參數(shù)如表1: 表1 110kV側(cè)負(fù)荷參數(shù)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)功率因數(shù)回路數(shù)出線方式重型機(jī)械廠220.92架空線鋼鐵冶煉廠18.50.92架空線2.2.2 35kV側(cè)基本數(shù)據(jù)35kV側(cè)出線8回，另有2回備用，同時系數(shù)取0.9，其負(fù)荷參數(shù)如表2: 表2 35kV側(cè)負(fù)荷參數(shù)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)功率因數(shù)回路數(shù)出線方式機(jī)床廠90.92架空線化工廠60.92架空線食品加工

11、廠50.92架空線造紙廠40.91架空線紡織廠2.50.91架空線2.2.3 l0kV側(cè)站用負(fù)荷基本數(shù)據(jù)l0kV側(cè)裝有電抗器和1臺TT-30-6調(diào)相機(jī)；站用負(fù)荷為動力負(fù)荷和照明負(fù)荷，最大負(fù)荷為91.5kVA，同時系數(shù)為0.85，功率因數(shù)為0.85。2. 3 系統(tǒng)情況本變電站的電壓等級為110/35/10。變電站由兩個系統(tǒng)供電，系統(tǒng)S1為600MVA容抗為0.38；系統(tǒng)S2為800MVA，容抗為0.45。線路1為30KM，線路2為20KM,線路3為25KM，線路型號為LGJQ-150。如圖1所示：圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4 負(fù)荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電

12、流，首先必須要計算各側(cè)的負(fù)荷，包括站用電負(fù)荷(動力負(fù)荷和照明負(fù)荷)、10kV負(fù)荷、35kV負(fù)荷和110kV側(cè)負(fù)荷2,3。所用公式： (1)式中： 一一某電壓等級的計算負(fù)荷 一一同時系數(shù) a%一一該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取5% P、一一各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)(1) 站用負(fù)荷計算根據(jù)己知負(fù)荷資料，由公式 (1) 得：(2) 35kV側(cè)負(fù)荷計算根據(jù)已知負(fù)荷資料，由公式 (1) 得：(3) 110kV側(cè)負(fù)荷計算根據(jù)已知負(fù)荷資料，由公式 (1) 得：3 變電站短路電流計算3. 1 短路故障產(chǎn)生的原因工業(yè)與民用建筑中正常的生產(chǎn)經(jīng)營、辦公等活動以及人民的正常生活，都要求供電系統(tǒng)保證持續(xù)、安全、可靠地運(yùn)行

13、。但是由于各種原因，系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)故障，使正常運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞。短路是系統(tǒng)常見的嚴(yán)重故障。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種不正常的相與相之間或相與地之間的短接。產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的相間絕緣或相對地絕緣被破壞3,6。系統(tǒng)發(fā)生短路的原因很多，主要有：(1) 設(shè)備原因電氣設(shè)備、元件的損壞。如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常運(yùn)行時被擊穿引起短路；發(fā)電機(jī)、變壓器、電纜線路等的載流部分的絕緣材料在運(yùn)行中損壞；以及設(shè)計、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路的功能。(2) 自然原因鳥獸跨接在裸露的載流部分以及大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起架空線路桿塔倒塌所造成的短路也是屢見不鮮的。(3) 人

14、為原因 工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短路；此外運(yùn)行人員在線路檢修后未拆除地線就加電壓等誤操作也會引起短路故障。電力系統(tǒng)的短路故障大多數(shù)發(fā)生在架空線路部分?？傊?，產(chǎn)生短路的原因有客觀的，也有主觀的，只要運(yùn)行人員加強(qiáng)責(zé)任心，嚴(yán)格按規(guī)章制度辦事，就可以把短路故障的發(fā)生控制在一個很低的限度內(nèi)。3. 2 短路故障的危害供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運(yùn)行時阻抗小很多，短路電流通常超過正常工作電流幾十倍直至數(shù)百倍以上，它會帶來以下嚴(yán)重后果：(1) 短路電流的熱效應(yīng)巨大的短路電流通過導(dǎo)體，短時間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設(shè)備過

15、熱而損壞。(2) 短路電流的電動力效應(yīng)由于短路電流的電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的電動力。如果電動力過大或設(shè)備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，則可能引起電氣設(shè)備機(jī)械變形甚至損壞，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大。(3) 短路系統(tǒng)電壓下降短路造成系統(tǒng)電壓突然下降，對用戶帶來很大影響。例如，異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比。同時電壓降低能造成照明負(fù)荷諸如電燈突然變暗及一些氣體放電燈的熄滅等，影響正常的工作、生活和學(xué)習(xí)。(4) 不對稱短路的磁效應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，不對稱短路電流的磁效應(yīng)所產(chǎn)生的足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)能感應(yīng)出很大的電動勢4。(5) 短路時的停電事故短路時會造成停電事故，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失。并且短路越靠近電

16、源，停電波及范圍越大。(6) 破壞系統(tǒng)穩(wěn)定造成系統(tǒng)瓦解短路可能造成的最嚴(yán)重的后果就是使并列運(yùn)行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電。3. 3 短路電流計算的目的及假設(shè)短路電流計算目的是：(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(yùn)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

17、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) 接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流3。短路電流計算的一般規(guī)定是：(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，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)按只在切換過程中可能并列運(yùn)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?zhàn)饔玫漠惒诫妱訖C(jī)的影響和電容補(bǔ)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(diǎn)時，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點(diǎn)。(4)

18、 導(dǎo)體和電器的動、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算3,7。短路計算基木假設(shè)是：(1) 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)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而發(fā)生變化；(4) 不考慮短路點(diǎn)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。3. 4 短路電流計算的步驟(1) 計算各元件電抗標(biāo)么值，并折算到同一基準(zhǔn)容量下；(2) 給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；(3) 選擇短路點(diǎn)；(4) 對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看成為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分

19、量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)么值，并計算短路電流的標(biāo)么值、有名值；標(biāo)幺值：有名值：(5) 計算短路容量、短路電流沖擊值、最大短路電流有效值；短路容量：短路沖擊電流：最大短路電流有效值：(6) 列出短路電流計算并得出結(jié)果3,5。3. 5 短路電流計算的結(jié)果短路電流的計算過程見附錄1，計算結(jié)果如表3所示：表3 短路電流計算結(jié)果短路點(diǎn)的編號基準(zhǔn)電壓（kV）基準(zhǔn)電流(kA)短路電流標(biāo)幺值短路電流有名值 (kA)短路電流沖擊值(kA)短路全電流最大有效值(kA)短路容量S(MVA)d1150.50213.5146.78517.3010.2451351.436d371.565.5878.71622.1

20、8413.161558.556d10.55.4994.09822.53557.35634.028409.82d0.4144.342.252325.054828.88490.83225.197短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴(yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。從另一方面來說，短路電流計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進(jìn)行有關(guān)的校驗。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行中，都必須對短路電流進(jìn)行計算。在短路電流計算中，需要嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)，容不得一點(diǎn)差錯，在對每個短路點(diǎn)的短路電流計算中，系統(tǒng)等值電路圖的化簡尤

21、為重要，根據(jù)等值電路圖計算出各點(diǎn)的短路電流之后，才能正確的選擇合適的電氣設(shè)備，否則將造成不少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。4 電氣主接線的設(shè)計變電站電氣主接線設(shè)計是依據(jù)變電站的最高電壓等級和變電站的性質(zhì)，選擇出一種與變電站在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。變電站的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分。它表明變電站內(nèi)的變壓器、各電壓等級的線路、無功補(bǔ)償設(shè)備最優(yōu)化的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時也表明在變電站內(nèi)各種電氣設(shè)備之間的連接方式。一個變電站的電氣主接線包括高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)以及變壓器的接線。因各側(cè)所接的系統(tǒng)情況不同，進(jìn)出線回路數(shù)不同，其接線方式也不同。應(yīng)本著具體問題具體分析的原則，根據(jù)變電站在

22、電力系統(tǒng)中的地位和作用、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)、周圍環(huán)境及變電站規(guī)劃容量等條件和具體情況，在滿足供電可靠性、功能性、具有一定靈活性、擁有一定發(fā)展裕度的前提下，盡量選擇經(jīng)濟(jì)、簡單實用的電氣主接線。電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和多樣性決定了我們不能教條地選擇8。4. 1 電氣主接線設(shè)計的基本要求電氣主接線設(shè)計的基本原則為：可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。4.1.1 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3,9。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(yùn)的回路數(shù)

23、和停運(yùn)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) 盡量避免變電站全部停運(yùn)的可靠性。4. 1. 2 靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)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)在事故的運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)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(yùn)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(yùn)行或停止對用戶的供電。(3) 為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)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。4. 1. 3 經(jīng)濟(jì)性主接線在滿足可靠性、靈活

24、性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)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，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)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；在終端或分支變電站推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。(2) 占地面積?。褐鹘泳€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(fèi)用。在不受運(yùn)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(jì)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10。4. 2 主接線的一般接線形式電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體

25、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(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。在電壓等級出線超過四回時，宜采用有母線連接。目前常用的主接線形式有:單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、1個半斷路器接線、橋形接線及線路變壓器組接線等。4. 3 主接線方案的選擇4. 3. 1 110kV側(cè)電氣主接線由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷增長而擬建的。那么其負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。1110kV220kV出線數(shù)目為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)目為4回及以上的配電裝置，在采用單母線分段或雙

26、母線接線的35kV110kV系統(tǒng)中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路母線。根據(jù)以上分析，110kV有4回出線，另有2回備用，并帶有重要負(fù)荷保留下面兩種可能接線方案，如圖2 及圖3 所示。圖2 單母線分段帶旁路母線接線圖3 雙母線旁路母線接線對圖2及圖3所示方案I，II的比較見表4。表4 110kV主接線方案比較表項目方案方案I方案II技術(shù)簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展可靠性、靈活性差旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電運(yùn)行可靠、運(yùn)行方式靈活、便于事故處理、易擴(kuò)建母線斷路器可以代替需檢修的出線斷路器工作倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作經(jīng)濟(jì)設(shè)備少、投資小用母線分段斷

27、路器兼做旁路斷路器節(jié)省投資占地大、設(shè)備多、投資大母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器節(jié)省投資在技術(shù)上(可靠性、靈活性)第II種方案明顯合理，在經(jīng)濟(jì)上則方案I占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電站應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性，經(jīng)綜合分析，決定選第II種方案為設(shè)計的最終方案。4. 3. 2 35kV側(cè)電氣主接線電壓等級為3560kV，出線為48 回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設(shè)旁路母線。但由于受設(shè)置旁路母線的條件所限(3560kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間短，約為23天。) 所以，3560kV采用雙母線接線時，

28、不宜設(shè)置旁路母線，有條件時可設(shè)置旁路隔離開關(guān)9。據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖4 和5 所示：圖4 單母線分段帶旁路母線接線圖5 雙母線接線對圖4 及圖5 所示方案I, II綜合比較。見表5表5 35kV主接線方案比較項目方案方案I方案II技術(shù)簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展可靠性、靈活性差旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電供電可靠調(diào)度靈活擴(kuò)建方便便與試驗易誤操作經(jīng)濟(jì)設(shè)備少、投資小占地面積小設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面積大經(jīng)比較兩種方案都具有易擴(kuò)建這一特性，方案I具有良好的經(jīng)濟(jì)性，但其可靠性和靈活性不如方案II，鑒于35kV側(cè)負(fù)荷較多，因此選

29、用可靠性較高的方案II。4. 3. 3 10kV側(cè)電氣主接線l0kV只用來做無功補(bǔ)償使用，可采用單母線分段接線方式，接線形式如圖6所示。圖6 單母線分段接線電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。隨著電力系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，在電氣主接線方面也有了不小的變化，已不僅僅局限在一個小范圍的供電系統(tǒng)，因此，在電氣主接線方面，不能一味的強(qiáng)調(diào)靈活和經(jīng)濟(jì)，還要著眼未來，要從大局出發(fā)，對比不同的方案來選擇最適合本地區(qū)的主接線方案。電氣主接線設(shè)計圖見附錄2。5 主

30、變壓器的保護(hù)5.1 變壓器的故障類型變壓器的故障可分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障是指變壓器油廂里面的各種故障，主要故障類型有3,9：(1)各繞組之間發(fā)生的相間短路；(2)單相繞組部分線區(qū)之間發(fā)生的匝間短路；(3)單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路；(4)鐵芯燒損。變壓器的外部故障類型有：(1)絕緣套管網(wǎng)絡(luò)或破碎而發(fā)生的單相接地(通過外殼)短路；(2)引出線之間發(fā)生的相間故障。變壓器的不正常運(yùn)行情況主要有：(1)由于外部短路或過負(fù)荷而引起的過電流；(2)油箱漏油而造成的油面降低；(3)變壓器中性點(diǎn)電壓升高或由于外加電壓過高而引起的過勵磁。為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時造成

31、不應(yīng)有的損失，保證系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，故變壓器應(yīng)裝設(shè)一系列的保護(hù)裝置。5. 2 變電站主變保護(hù)的配置5.2.1主變瓦斯保護(hù)對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器9。5.2.2差動保護(hù)對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護(hù)瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。5.2.3主變壓器的后備保護(hù)為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，所以需裝設(shè)過電流保護(hù)。而本次所設(shè)計的變電站，電源側(cè)為110kV，主要負(fù)荷在110kV

32、側(cè)和35kV側(cè)，即可裝設(shè)兩套過電流保護(hù)，一套裝在低壓側(cè)35kV側(cè)并裝設(shè)方向元件，電源側(cè)110kV側(cè)裝設(shè)一套，并設(shè)有兩個時限t2和t3，時限設(shè)定原側(cè)為t3 t2+t，用一臺變壓器切除三側(cè)全部斷路器。5.2.4過負(fù)荷保護(hù)變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行時，繞組會因發(fā)熱而受到所傷。對400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行時，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上，并延時作用與信號。對于無經(jīng)常值班的變電所，必要時過負(fù)荷保護(hù)可動作與自動減負(fù)荷或跳閘。對自耦變壓器或多繞組變壓器，過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反映公共繞組及各測過負(fù)荷的情況。5.2.5變壓器的零序過流保

33、護(hù)對于大接地電流的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，用作變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)，一般變電站內(nèi)只有部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，因此，每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護(hù)，一套用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式，另一套用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。6 總結(jié)(1) 論文的要點(diǎn)：本次畢業(yè)設(shè)計中主要談到了：所設(shè)計變電站的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)、負(fù)荷計算、電氣主接線的設(shè)計、變電站短路電流計算、主要變壓器的保護(hù)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列，各地區(qū)所需變電站的數(shù)量也在增加。在興建變電站的同時，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機(jī)監(jiān)控。電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)

34、都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。因此，變電站的設(shè)計也需要綜合多方面因素，以求取得最佳的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。首先根據(jù)變電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計算，確定主要電氣設(shè)備變壓器的負(fù)荷容量，變壓器的選擇是至關(guān)重要的，特別是在選擇主變的時候，需綜合各種技術(shù)因素，選擇最適合的，才能取得最佳的運(yùn)行效果。隨著電力系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，在電氣主接線方面也有了不少的改進(jìn)，已不僅僅局限在一個小范圍的供電系統(tǒng)，因此，在電氣主接線方面，不能一味的強(qiáng)調(diào)靈活和經(jīng)濟(jì)，還要著眼未來，要從大局出發(fā)，對比不同的方案來選擇最適合本地區(qū)的主接線方案。短路是電力系統(tǒng)中最常見且很嚴(yán)重的故障。它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定

35、性、損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行中，都必須對短路電流進(jìn)行計算。在短路電流計算中，需要嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)，容不得一點(diǎn)差錯，否則將造成不少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在短路電流等各項技術(shù)數(shù)值計算完成后，便是導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇了，由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途及工作條件各異，導(dǎo)致它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。對于電力變壓器而言，其對于系統(tǒng)的重要性要求變壓器要長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，相應(yīng)的變壓器保護(hù)措施也是非常必要的。而變壓器保護(hù)又可分為主保護(hù)和后備保護(hù)，在本文介紹的保護(hù)中，采用的主保護(hù)有瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)，而后備保護(hù)需要有一定時限，也就是說不能在主保護(hù)無故障時提前動作，要滯后于主保護(hù)的動作時間。(2) 論文不足點(diǎn)本次論文全篇章節(jié)主要都是在談110kV變電站設(shè)計在技術(shù)參數(shù)等方面應(yīng)該注意到的問題，主要從技術(shù)層面上隊負(fù)荷的分析短路的計算以及電氣主接線的選擇和變壓器的保護(hù)作了分析，未詳細(xì)談到變壓器的選擇