110KV变电所电气一次部分设计 电气工程专业毕业论文.doc

第 1 页 共 87 页 目目 录录 第一章第一章 绪绪论论 4 第二章第二章 电气主电气主接接线的方按及论证线的方按及论证 6 第一节 6220KV 主接线 .6 第二节 主接线的选择与设计 13 第三节 变压器接地方式 17 第三章第三章 变电变电所所电力变压器的选择电力变压器的选择 18 第一节 电力变压器的选择 18 第二节 功率因数和无功功率补偿 19 第四章第四章 短路短路电电流计算流计算 23 第一节 短路电流计算的概述 23 第二节 短路电流的计算 25 第五章第五章 变电变电所所一次设备的选择一次设备的选择 28 第一节 电气一次设备的选择原则 28 第二节 一次设备的选择与检验 34 第三节 导体的设计 44 第四节 高压熔断器的选择 50 第六章第六章 高压配高压配电电装置装置 53 第一节 设计原则与要求 53 第二节 6-110KV 配电装置 .56 第七章第七章 变变电电所防雷与接地规划所防雷与接地规划 59 第八章第八章 继继电电保护保护 64 第一节 概述 64 第二节 变压器的保护 67 第三节 母线的继电器保护 69 第九章第九章 仪表规划仪表规划 70 设计总结设计总结 72 参考文献参考文献 73 第 2 页 共 87 页 英文翻译英文翻译 74 致谢致谢 88 第 3 页 共 87 页 第一章 绪论 一、110KV 变电所的技术背景 近年来，我国的电力工业在持续迅速的发展，而电力工业是我国国民经济的一个 重要组成部分，其使命包括发电、输电及向用户的配电的全部过程。完成这些任务的 实体是电力系统，电力系统相应的有发电厂、输电系统、配电系统及电力用户组成。 110KV 变电所一次部分的设计，是主要研究一个地方降压变电所是如何保证运行的可靠 性、灵活性、经济性。而变电所是作为电力系统的一部分，在连接输电系统和配点系 统中起着重要作用。我们这次选题的目的是将大学四年所学过的电力工程 、 电力 系统自动化 、 电机学 、 电路等有关电力工业知识的课程，通过这次毕业设计将 理论知识得以应用。 二、设计依据 这次设计的基本原则是以设计任务书为依据，以所学知识为基础，以国家经济建 设的方针政策，技术规范为标准，结合工程的实际情况，在保证供电可靠性、高度灵 活，满足各项技术要求的前提下。兼顾运行、维护方便，尽可能的节约投资就近取材， 力争设备和技术的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济的原则。由设计任 务书给出变电所的容量、电压等级、出线回路，主要负荷对变电所的要求，以及该设 计的内容和范围。这些原始资料是设计的依据，必须进行详细的分析和研究。从而获 得主接线的框架结构图。依据电力系统设计手册 、 电力工程电气设计手册等选 择电气主接线图、主变压器及所用变压器、电气设备，完成设计任务书中的各项要求。 三设计的主要内容： 电气主接线的设计是变电所电气设计的主体。它与电力系统、变电所的动态参数、 基本原始资料以及运行的可靠性、经济性的要求相关，并对设备的选择、电气设备的 布置、继电保护和控制方式等都有教大的影响。因此主接线的设计也结合电力系统和 变电所的具体情况，全面分析所有影响因素，正确合理的选择主接线方案以及主变压 器、进行短路电流计算、设备选择已经继电保护配置等。最后完成电气主接线图、保 护配置图各一张。 本设计 110KV 变电所电气一次部分设计，其原始资料如下： 变电所类型：地方降压变电所；电压等级：110KV/35KV/10KV；系统情况：（1）系统 经双回线给变电所供电；（2）取 Sj 为 100MW,系统归算为 110KV 母线的等值电抗为 0.2;(3)系统 110KV 母线电压满足常调压要求. 第 4 页 共 87 页 出线回路：110KV 侧两回（架空线）LGJ-400/10KM；35KV 侧 6 回架空线；10KV 侧 8 回电缆线 负荷情况：主要为一、二级负荷 35 KV 侧：最大 30MVA，最小 18MVA，功率因数 cos=0。85，Tmax=4800 小时 10 KV 侧：最大 16MVA，最小 10MVA，功率因数 cos=0。85，Tmax=4800 小时 变电所 110KV 侧的功率因数为 0.9。 四、国内外变电站发展及应用状况 国际上对于变电站综合自动化的研究,已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。 早在七十年代末,日本就研制出了世界上第一套综合数字式保护和控制系统 SDCS-。 此后,美国、英国、法国、德国等一些发达国家也相继在此领域内取得不同程度的进展。 在八十年代初,美国一家电力公司研制了 IMPac 模块化保护和控制系统。美国西屋公司 和 EPRI 联合研制出了 SPCS 变电站保护和控制综合自动化系统。到 1984 年,瑞士的 BBC 公司首次推出了他们的变电站综合自动化系统。1985 年,德国的西门子公司又推出了他 们研制的第一套变电站综合自动化系统 LSA678。变电站综合自动化目前在国外已得到 了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家,在他们所属的某些电力公司 里,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。 国内是从六十年代开始研制变电站自动化技术。到七十年代初,便先后研制出了电 气集中控制装置和集保护、控制及信号为一体的“四合一“装置。在八十年代中期,由清 华大学研制的 35KV 变电站微机保护、监测自动化系统在威海望岛变电站投入运行。与 此同时,南京自动化研究院也开发出了 220KV 梅河口变电站综合自动化系统。此外,国 内许多高等院校及科研单位也在这方面做了大量的工作推出一些不同类型、功能各异 的自动化系统。为国内的变电站自动化技术的发展起到了卓有成效的推动作用。 纵观我国七、八十年代的变电站自动化发展状况,可以看到,初期的变电站自动化, 只是在常规二次设备配置的基础上增加了计算机管理功能。如 CRT 屏幕监视、数值计 算、自动巡检打印及自动报表等。所增加的这些计算机功能并不能取代常规的操作监 视设备,因而这种自动化方式只能称作计算机辅助管理。八十年代以后,由于微机技术 的发展,使变电站自动化技术得到了进一步的提高,但是此时的自动化管理仍未涉及到 继电保护、故障录波等功能。只是在原有 PTV 的基础上增加了以微机为控制中心的就 地功能。这种初期的自动化管理方式,各专业在技术上相互独立,资源不能共享,设备设 置重复,功能交叉覆盖,无论在技术上或是经济上都不尽合理。进入九十年代后,由于数 字保护技术的发展,才使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃,使这项技术在我国 进入了实质性发展阶段。目前国内推出的较有代表性的装置应属南京自动化研究院生 产的 DSA 和南京力导电子公司生产的 DMP300 变电站综合自动化系统。 由此可见,我国在变电站综合自动化技术方面,发展和应用前景是非常可观的。 第 5 页 共 87 页 第二章 电气主接线的方按及论证 变电所的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路。 主接线代表了变电所电气部分的主体结构是电力系统网络结构的重要组成部分。它对 电气设备选择,配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大的影响。本章将先 介绍 6220KV 高压配电装置的接线分别作以介绍，再结合本次设计的要求选择合适的、 经济的主接线。 第一节 6220KV 主接线 6220KV 高压配电装置的接线分为： 有汇流母线的接线、单母线、单母分段、双母线、双母分段、增设旁路母线或旁路隔 离开关等。无汇流母线的接线，变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6220KV 高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高 低和回路数的多少，有一个大致的适合范围。 一、单母线接线(如图 2-1) 图 2-1 单母线接线方式 1、优点 接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不 担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。 第 6 页 共 87 页 2、缺点 不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用 隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的 母线分开后才能恢复到非故障段的供电。 3、适用范围 一般只适用于一台变压器的以下三种情况： 1） 6220KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回； 2） 3563KV 配电装置的出线回路不超过 3 回； 3） 110220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。 二、单母线分段接线(如图 2-2) 1 优点： 1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电； 2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供 电和不致使重要用户停电。 2、缺点： 1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电； 2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越； 3） 、扩建时需向两个方向均衡扩建。 3、 适用范围： 1、 610KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时； 2） 3563KV 配电装置出线回路数为 48 回时； 3） 110220KV 配电装置出线回路数为 34 回时。 图 2-2 单母线分段接线 1234 W OQF 第 7 页 共 87 页 三、双母线接线(如图 23) 图 23 双母线接线（TQF-母线联络断路器） 双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联络路断路器 并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，按一般回 路母线连接的方式运行。 注意：在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通 后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关，再 合上 TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备 用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断 路器 TQF 及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 1、优点 1）供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断, 一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。 2) 调度灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种 运行方式调度和潮流变化的需要。 3) 扩建方便 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配， 不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母 线段时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 4) 便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母 线上。 TQF W 1234 第 8 页 共 87 页 2、缺点 1) 增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。 2) 当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离开关误 操作,需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 3、适用范围 当出线母线数或母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供 电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下： 1）6220KV 配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时； 2）3563KV 配电装置,当出线回路数超过 8 回路或连接的电源较多负荷较大时； 3）110220KV 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110220KV 配电装置，在 系统中居重要地位出线回路在 4 回路及以上时。 四、双母线分段接线(如图 2-4) 图 2-4 双母线分段接线 220KV 进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是： 1、当进线回路数为 1014 时,在一组母线上用断路器分段； 2、当进线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段； 3、在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器； 4、为了限制 220KV 母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。 五、增设旁路母线或旁路隔离开关的接线 为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置,在进出断路器检修时(包括其保护装 置的检修和调试),不中断对用户供电,可增设旁路母线或旁路隔离开关。 （一）旁路母线的三种接线方式 第 9 页 共 87 页 1、有专用旁路断路器(如图 2-5) 进出线断路器检修时，由专用旁路断路器代替,通过旁路母线供电,对双母线的运 行设有影响。 图 2-5 带旁路母线的单母线接线 2、母线断路器兼作旁路断路器(如图 2-6) 图 2-6 母线断路器兼作旁路断路器 不设专用旁路断路器而以母联断路器兼作旁路断路器用。 1）优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔。 2）缺点:当进出线断路器检修时，就要用母联断路器代替旁路断路器。双母线成单母 线，破坏了双母线固定接线的运行方式，增加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作。 3、 分段断路器兼作旁路断路器（如图 2-7） 123 BQF QS1 QF QS2 BQS W BW 4 电源侧 出线侧 TQF（BQF） 第 10 页 共 87 页 如图 2-7 分段断路器兼作旁路断路器 对于单母线分段接线,可采用如图 2-7 所示的以分段断路器兼作旁路断路器的常用接 线方案。两段母线均可带旁路，正常时旁路母线不带电。 （二）旁路母线或旁路隔离开关的设置原则 1、110220KV 配电装置 110220KV 线路输送功率较多，送电距离较远，停电影响较大，并且 110KV 及 220KV 少油断路器平均每台每年检修时间均需 5 天及 7 天,停电时间较长。因此，一般 需设置旁路母线或旁路隔离开关。 2、 610KV 配电装置一般不设旁路母线，也不设旁路隔离开关。 当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种 接线。 六、桥形接线(如图 2-8) 当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种 接线。 （一）内桥形接线 1、优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 2、缺点： 1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。 2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行 的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。 桥连断路器检修时，也可利用此跨条。 3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长， BW BQS QS3 OQF QS1 W QS5 QS4 QS2 34 12 第 11 页 共 87 页 故障率较高情况。 （二）外桥形接线 1、优点：同内桥形接线 2、缺点： 1）线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。 2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断 开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。 3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短时，故障 率较少情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。 桥形接线(如图 2-8) 七、角形接线（如图 2-9） 多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路 器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用 35 角形接线为宜，并 且变压器与出线回路宜对角对称分布，如图 2-9 所示。 1、优点 1） 投资少，平均每回只需装设一台断路器。 2） 没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元 件，对系统运行的影响较小。 3） 接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活性较高。 4） 每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施。 隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作的可能性。 12 QF1QF2 TQF BQS1BQS2 T1T2 外桥式内桥式 第 12 页 共 87 页 5） 占地面积少。多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的 40% ，对地 形狭窄地区和地下洞内布置较合适。 2、缺点： 1） 任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器数 量不能多，即进出线回路数受到限制。 2） 每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从 而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。 3） 对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开停机需由发电机出 口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。 3、适用范围 适用于最终进出线为 35 回路的 110KV 及以上配电装置。不宜用于有再扩建可能 的发电厂，变电所中。 角形接线如图 2-9 第二节 主接线的选择与设计 本次设计题目为 110KV 变电所电气一次部分设计。其电压等级为 110KV/35KV/10KV;系 统情况为：系统经双回路给变电所供电；取 为 100MW，系统归算为 100KV 母线的等值 电抗 0.2;系统 110KV 母线电压满足常调压要求。负荷主要为一、二级负，所以选用两 台三绕组变压器并联运行。出线回路：110KV 侧两回（架空线）LGJ-400/10KM；35KV 侧 6 回架空线，负荷：最大 30MVA，最小 18MVA；10KV 侧 8 回架空线，负荷：最大 16MVA，最小 10MVA。 一 、110KV 侧接线的方案选择 方案一 ：单母线接线 三角形接 线 四角形接 线 第 13 页 共 87 页 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压 用，不担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。 缺点：不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母 线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将 故障的母线分开后才能恢复到非故障段的供电。 方案二：双母线接线 双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并 联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，一般某一回 路母线连接的方式运行。 在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通后断。 如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关，再合上 TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线 上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器 TQF 及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 优点： 1、供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一 组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。 2、调度灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运 行方式调度和潮流变化的需要。 3、扩建方便 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配， 不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母 线短时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 4、便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。 缺点： 1、增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。 2、当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离 开关误操作,需要隔离开关和短路器之间装设连锁装置。 方案三：桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种 接线。110KV 侧双回路与系统相连，而变电所最常操作的是切换变压器，而与系统连接 的线路不易发生故障或频繁切换因此可采用内桥接线，这有利于电站以后的扩建。 第 14 页 共 87 页 内桥形接线 1、优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 2、缺点： 1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。 2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行 的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。 桥连断路器检修时，也可利用此跨条。 3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长， 故障率较高情况。 对比以上三种方案，对于 110KV 来说，它要供给一类、二类负荷较多，需要较高 的可靠性。方案（三）比较符合设计要求。 二、35KV 侧接线的选择 方案一： 单母线接线 优点： 接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不 担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。 缺点： 不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用 隔离开关分段，但当一段母线故障时各回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母 线分开后才能恢复到非故障段的供电。 方案二： 单母线分段接线(分段断路器兼作旁路断路器) 优点： 1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源 供电。 2、当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间 断供电和不致使重要用户停电。 缺点： 1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内 停。 2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 3、扩建时需向两个方向均衡扩建。 方案三：分段断路器兼作旁路断路器 不设专用旁路断路器而以母联断路器兼作旁路断路器用。 第 15 页 共 87 页 优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔。 缺点:当进出线断路器检修时，就要用母联断路器代替旁路断路器。双母线成单母线， 破坏了双母线固定接线的运行方式，增加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作。 对比以上三种方案，方案（二）比较符合设计要求。 三、10KV 侧接线的选择 方案一： 单母线接线 优点： 接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不 担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。 缺点： 不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用 隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的 母线分开后才能恢复到非故障段的供电。 方案二： 单母线分段带旁路母线(分段断路器兼作旁路断路器) 优点： 有单母线分段全部优点，检修断路器时不至于中断对用户供电。 缺点：优于单母线分段。 方案三：双母线接线 双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并 联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，一般某一回 路母线连接的方式运行。 注意：在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通 后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关，再 合上 TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用 母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路 器 TQF 及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 优点： 1、供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一 组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。 2、调度灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运 行方式调度和潮流变化的需要。 3、扩建方便 第 16 页 共 87 页 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配， 不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母 线短时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 4、便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。 对比以上三种方案，方案（二）比较符合设计要求。 由上述方案的比较可以确定变电所的电气主接线方案，如下图所示 KV KV KV 图 2-10 第三节 变压器接地方式 一、电力网中性点接地方式 选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级,单相接地短路电流， 过电压水平，保护配置等有关。直接影响电网的绝缘水平，系统供电的可靠性和连续 性，变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。 电力网中性点接地方式有中性点直 接接地和中性点非直接接地。 第 17 页 共 87 页 中性点直接接地方式过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备造价，特别是在 高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于 110KV 及以上电网中。 二、变压器中性点接地方式 电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。主变压器的 110KV500KV 侧采用中性点直接接地方式；663KV 电网采用中性点不接地方式。但 当单相接地故障电流大于 30A(610KV 电网)或 10A(2063KV)时，中性点应经消弧线 圈接地。 第三章 变电所电力变压器的选择 第一节 电力变压器的选择 电力变压器是电力系统中配置电能的主要设备。电力变压器利用电磁感应原理， 可以把一种电压等级的交流电能方便的变换成同频率的另一种电压等级的交流电能， 经输配电线路将电厂和变电所的变压器连接在一起，构成电网。 一、变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数应考虑下列原则： 1、应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜 采用两台变压器，以便当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷供电。对只有 二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他 变电所相连的联络线作为备用电源。 2、对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑 采用两台变压器。 综上所述，选用两台变压器并联运行方式。 变电所主变压器容量的选择 变压器的最大负荷按下式确定： M P 0 kP 变电所的最大负荷 M P 负荷同时系数 0 k 第 18 页 共 87 页 按负荷等级系统的综合用电负荷P 根据对多数的终端分支和变电所的统计表明，变电所的容量按下式计算 ST（0.750.8） M P 因本变电所装有两台主变压器，每台变压器的容量 ST应该同时满足以下条件： 任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷的大约 70%的需要，即： M P ST0.7 M P 其负荷为： 35kV 侧：最大 30MVA，最小 18MVA， 10kV 侧：最大 16MVA，最小 10MVA， 则 SC=0.7 (30MVA+16MVA) =32.2MVA 根据设计要求变压器要满足常调压要求，所以选择 110KV 三绕组有载调压电力变压器 （参数=100MVA） j s 故选择主变压器的型号为：SFSZL740000/110 其主要参数如下： 两台三绕组主变压器 SFSZL740000/110 表（3-1） 型号 SFSZL740000/110 额定容量（KVA） 40000 高110 中38.5 主接头额定电压 （KV） 低6.3，6.6，10.5，11 高-中10.75 高-中17.5 阻抗电压（%） 中-低6.5 绕组连接方式YN，yn0,d11 第二节 功率因数和无功功率补偿 绝大多数用电设备，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率 因数均小于 1。而功率因数是衡量供配电系统是否经济用行的一个重要指标。 功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 第 19 页 共 87 页 一、功率因数对供配电系统的影响 所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低 功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供 电设备利用率降低等不良影响。 正是由于功率因数在供配电系统中影响很大，所以要求电力用户功率因数达到 一定的值，低于某一定值时就必须进行功率补偿。国家标准 GB/T34851998评 价企业和利用电机疏导则中规定：“在企业最大负荷时的功率因数不低于 0.9， 凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备” 。 二、提高功率因数的方法 当功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工功率补 偿。自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数， 就是不添加任何补偿设备，采用科学措施减少用电设备送往无功功率的需要量，使 供配电系统总功率因数提高。对于变电所应该合理选择变压器的用量。人工补偿功 率因数是在自然功率因数不能满足要求时，采用并联电力电容器的方法来提高功率 因数。因它具有下列优点，所以这是目前广泛采用的一种补偿装置。 有功损耗小，约为 0.25%0.5%,而同步调相机约为 1.5%3%； 无旋转部分，运行维护方便； 可按系统需要，增加或减少安装容量和改变安装地点； 个别电容器损坏不影响整个装置运行； 短路时，同步调相机增加短路电流，增大了用户开关的断流容量，电容器无此 缺点。 三、补偿容量和电容器台数的确定 用电容器改善功率因数，可以获得经济效益。但如果电容性负荷过大，将会引起 电压过高，从而带来不良影响。所以在电容器进行无功补偿时，应该适当选择电容器 的安装容量。 采用固定补偿：在变电所 10KV 侧的母线上进行人工补偿，一般采用固定补偿， 即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算： Qcc=Pav(tan av1- tanav2) 式中, Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷；Pav= KAl Pc，Pc为有功计算负荷，KAl 为有 功负荷系数，tan av1为补偿前平均功率因数角的正切值，tanav2为补偿前平均功率因 数角的正切值，tan av1- tanav2称为补偿率。 根据设计要求变电所 110KV侧的功率因数为 0.9。无功补偿应根据就地平衡和 便于调整电压的原则进行配置，采用集中补偿的方式，集中安装在变电所内有利于控 制电压水平。向电网提供可调节的容性无功。以补偿多余的感性无功，减少电网有功 第 20 页 共 87 页 损耗和提高电压。为了提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的基本原则，在 10kV 每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装置，供调节系统的无功 负荷。 四、补偿电力电容器容量的计算 补偿前的计算负荷和功率因数 低压侧的有功计算负荷为 Pc1= Sc10.85=16 0.85=13.6MW 低压侧无功计算负荷为 Qc1= = =8.428Mvar 22 11cc sp 22 1613.6 变压器的功率损耗为 PT =0.02 16=0.32MW QT=0.1 16=1.6 Mvar 中压侧的有功计算负荷为 Pc2= Sc20.85=30 0.85=25.5MW 中压侧无功计算负荷为 Qc2= =15.8 Mvar 22 22cc sp 22 3025.5 变电所高压侧总的计算负荷为 Pc3= Pc1 +Pc2+PT = 13.6 +25.5+0.32 =39.42MW Qc3= Qc1 + Qc2+QT =8.428+15.8+1.6=25.828 Mvar Sc3= =47.127MVA 22 33cc PQ 22 39.4225.828 变电所高压侧的功率因数为 cos= Pc3/ Sc3=39.42/47.127=0.836 2 确定补偿容量 现在要求在高压侧不低于 0.9,二补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损 耗，可设低压侧的功率因数为 o.99 来计算补偿的容量： Qcc= Pc1(tan av1- tanav2) =13.6tan(arccos0.85)- tan (arccos0.99) =6.528Mvar 补偿后计算负荷和功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷为 = ' 1c s 22 11 () CCCC PQQ 第 21 页 共 87 页 = 22 13.6(8.4286.528) =13.73MVA 此时变压器的功率损耗为 =0.02=0.274MW ' T P ' 1c s =0.1=1.373 Mvar ' T Q ' 1c s 变电所高压侧总的计算负荷为 = Pc1 +Pc2+= 13.6 +25.5+0.274=39.374MW ' 3C P ' T P = Qc1 + Qc2+=1.9+15.8+1.373=19.1 Mvar ' 3C Q ' T Q = ' 3C S '2'2 33CC PQ * 427 3 1001 0.7580.758 KshK K XIISGW = 22 39.37319.1 =43.7MVA cos= Pc3/ Sc3=39.374 /43.7=0.901 2 故选择主变压器的型号为：SHSZL731500/110 其主要参数如下： 两台三绕组主变压器 SHSZL731500/110 表（3-2） 型号 SFSZL731500/110 额定容量（KVA） 31500 高110 中38.5 主接头额定电压 （KV） 低6.3，6.6，10.5，11 高-中10.75 高-中17.5 阻抗电压（%） 中-低6.5 绕组连接方式YN，yn0,d11 所用变压器的选择 一般所用变压器容量的选择是根据主变压器的容量来选择的，其容量小于主变压 器容量的 3%，主变压器的容量是 31.5MVA，所以所用变压器的容量为： 31.5 3%=945KVA 则选用 SL7800/10 型双绕组电力变压器 其主要参数如下： 两台双绕组所用变压器 SL7800/10 第 22 页 共 87 页 额定电压 (KV) 损耗(KW)额定容 量(KVA) 高压低压 连接 组标 号空载短路 空载 电流% 阻抗 电压% 80010 6.3 0.4 Y,yn01.549.92.54.5 第四章 短路电流计算 第一节 短路电流计算的概述 一、短路计算的意义 在供电系统中，危害最大的故障就是短路。所谓短路就供电系统是一相或多相载 流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备 载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。由于误操作产生的故障约占全 部短路故障的 70%在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍甚至大几十倍，通可达数 千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧 上升有可能损坏设备和电缆。在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或 影响电机正常，发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信工程线路产生干 扰，并且短路点还可使整个系统运行解列。 二、短路计算的目的 1、对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验； 2、进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算。 三、短路计算的内容 计算变电所相关节点的三相短路电流。 四、基本假定 1、正常工作时，三相系统对称运行。 2、所有电源的电动势相位角相同。 第 23 页 共 87 页 3、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 五、短路计算的方法 对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计 算，求得 I、ish、Ish值。 I三相短路电流； ish三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。 Ish三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的的热稳定。 Sd三相短路容量，