《枢纽变电所设计》doc版.doc

太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 枢纽变电所设计 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 毕业论文设计题目 220kV220kV 枢纽变电站一次系统设计枢纽变电站一次系统设计 I I 毕业设计（论文）要求及原始数据资料毕业设计（论文）要求及原始数据资料 一、所设计变电所为一地区性枢纽变电所，根据系统地区负荷的要求， 拟装两台变压器，设计容量为 180MVA，变电所要求一次建成，变电所电压 等级共分三级：220KV、110KV、35KV，变电所进出线 220KV 侧 4 回； 110KV 侧 6 回；35KV 侧 8 回。 二、变电所的负荷情况 110KV 侧最大负荷 100MVA（4-10 月） ，最小负荷 60MVA， 35KV 侧最大负荷 50MVA（4-10 月） ，最小负荷 30MVA， 最大负荷，其持续时间 4-10 月，6 个月。 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 220KV 110KV S（MVA） 220KV 变电所 110KV 变电所 100 50 2 4 6 8 10 12 T(月) 35KV 负荷 三、变电所与系统联系情况： 220KV 系统容量为 2000MVA 110KV 系统容量为 1000MVA 220KV 由系统以两回线联系本所又从本所以两回线连至另一地区变电所， 110KV 以两回线联络线连接 110KV 系统，此两回线在正常工作情况下，只起 联络作用，只是在故障或检修情况下，才需短时间向 110KV 地区负荷供电， 110KV 以四回线供 110KV 地区负荷，35KV 以八回供 35KV 侧负荷。 四、计算线路电流参数： 220KV 以系统归算至变电所 220KV 母线总电抗标幺值 XC*220=3.2，220KV 以系统容量为基准，110KV 系统容量为 1000MVA，归算 至变电所 110KV 侧母线总电抗标幺值为 XC*110=1.3。 五、所设计变电所设在地势平坦，具有良好出线走廊条件，但土地质量 110KV 所设计枢纽变电所 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 为一般的地区，年平均最高温度 38。 六、设计基本要求： 1、设计原则：在保证安全、经济、灵活、方便的条件下力求接线简单、 布置紧凑，具有较高的自动化水平。 2、所址选择要求：尽量接近负荷中心、不占或少占良田、高低压设备进 出方便（考虑到交通运输方便性） 。 3、变电所拟装两台主变，其中一台主变断开时另一台主变承担 50%以上 的全部负荷。 毕业设计（论文）的主要内容： 1、本变电所在系统中的地位分析 2、变电所主接线设计 3、变电所主接线短路电流计算、经济计算等 4、主要电气设备选择 5、电气主接线绘图设计、配电装置选型 学生应交出的设计文件（论文） 1、毕业设计论文一本 2、电气主接线图一张 主要参考文献（资料） 1、发电厂电气部分部分教科书 2、变电所设计技术规程 3、发电厂、变电所电气设备和接线布置 4、发电厂、变电所电气设备 5、电力工程设计手册 1、2、3 6、导体和电气设备技术规程 7、电力工程概算指标 8、电力设备过电压保护设计规程 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 摘 要 电能的应用，在生产技术上曾引起了划时代的革命，在现代工业、农业 及国民经济的其他各个部门中，逐渐以电力作为了主要的动力来源。电力工 业的水准是现代化的一个重要标志，电力工业是实现现代化的重要物质技术 基础。当今社会，电力系统的发展程度和技术水准已成为各国综合国力和经 济发展水平的标志之一。电能所以会得到这样广泛的应用，是因为它具有无 可比拟的优越性。电能的优越性主要有：一、便于转换：电能可简便地转化 为我们所需要的能量状态；二、便于输送：电能可方便地被输送到远方，而 且输送设备简单，输电效率很高；三、便于控制：生产生活中利用电能可以 达到高度的自动化。 在实际的生产生活中，电能从发电厂经高压变输出以后，还要由变电所 降压才能供给用户使用。因此，变电所是联系发电厂和用户的中间环节，能 起到变换和分配电能的作用，在整个电力系统中占有非常重要的地位。据变 电所的重要性，可将其分为：枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端 变电所等几类。 变电站电气主接线的选择是根据变电站的容量、电压等级、设备选型、 系统地位等决定的，一次接线方式的确定影响着变电站将来的拓展和继电保 护的配置方式，因此一次接线的确定是极其重要的。 电能作为一种二次能源，是一种不能储存的能量。电能已成为工业生产 不可缺少的动力，并广泛应用到生产部门和日常生活方面。 电能的传输离不开变电站，电经过升压变电站、传输线路、降压变电站， 然后才能到用户。这其中变电站担当着一个极其重要的枢纽。 本设计对变电站的几种设计依次做一比较，根据设计任务书的要求，对 设备选型和接线方式做一论述，从中选出一种较为可行合理的主接线方式。 此次毕业设计，首先是对发电厂主系统、电力系统暂态和稳态、继电保 护、电力系统自动化、发电厂电气部分以及相关课程进行了复习，重新加深 了对知识的理解，在老师和同学的帮助下坚持完成了设计。 由于水平有限，本论文难免有错误和不妥之处，诚请各位老师指出错误， 提出宝贵意见，使我的设计更趋完美。 关键词：变电所；配电装置；主接线；电气设备；设计 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 Pick to Application of electricity, on the production technology has caused the epoch- making revolution, in the modern industry, agriculture and other departments of national economy, gradually to power as the main source of power. Level of electric power industry is an important symbol of modernization, the power industry is the important material to realize modernization technology base. In todays society, the development of power system level and technical level has become one of the symbols of national comprehensive national strength and the level of economic development. Electricity so would get such a wide range of applications, because it has incomparable superiority. Electricity mainly has the advantages of: (1) facilitate translation: electricity can easily into the energy we need state; 2, easy to transport, electricity can be easily transported to the distance, n the actual production and living, electricity from power plants by high voltage output, but also by the step-down substation can supply users. Therefore, substation is contact power plants and users of the intermediate links, can have the effect of transformation and distribution of electricity, occupies very important position in the whole power system. According to the importance of the substation, it can be divided into: hub substation, substation, substation, among terminal substation and other categories. The choice of substation main electrical wiring is based on the substation capacity and voltage grade, equipment type selection, system status, such as the determination of a connection mode affects the substation of the future way of development and configuration of relay protection, so the determination of a wiring is extremely important. As a kind of of electric power 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 目目 录录 第一章第一章 电气主接线方案设计电气主接线方案设计 第一节 概述 一、电气主接线的概念 电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统 的主要环节。电气主接线由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和 分配电能的电路，成为传输电流、高电压的网络， ，故又称为一次接线或电气 主系统。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络 结构的重要组成部分，它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配 电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，因此， 主接线的正确、合理设计必须综合处理各方面的因素。经过技术和经济论证 后方可确定，对主接线的基本概述应包括可靠性、经济性、灵活性三个方面。 二、电气主接线设计原则 电气主接线方式关系到网络结构特性及系统运行的安全性、经济性和灵 活性。选择接线方案的原则是：要保证送电的安全可靠，运行经济、灵活， 检修、维护方便，保证电能质量，简化电网结构和继电保护，便于分期过渡， 节省设备及材料，减少投资及运行费用。变电站主接线方案的选择必须根据 这个基本原则进行。 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统、 电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相 关，并对电器选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此， 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有 关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理的选择 主接线方式。 变电站主接线基本要求： 变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式 应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等 条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。 主接线设计的基本要求为： (1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时， 要求停电范围小，恢复供电快。 (2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改 变运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。 (3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设 投资和运行费用，减少用地面积。 (4)简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势， 简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。 (5)设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线规范 化、标准化，有利于系统运行和设备检修。 三、本所性质分析 变电所根据它的供电范围和在系统中的地位可以分为：一般变电所、地 区重要变电所、系统枢纽变电所。大体可分为有汇流母线的接线形式和无汇 流母线的接线形式。有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母 线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接 线。由于各个变电站的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率 也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线数较多时（一般超过四 回） ，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和 扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇 流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适于进出线回路少，不 再扩建和发展的变电所 所设计的变电所为一地区性枢纽变电所，其汇集多个大电源和大容量联 络线，在系统中处于枢纽地位，其高压侧系统功率交换容量比较大，并向中 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 压侧输送大量的电能。全部停电后将使系统稳定破坏，电网瓦解。其主接线 要求可靠性、经济性和灵活性。它连接系统的高压和中压的几个部分，汇集 多个大电源和大容量联络线，从目前和长远的发展情况来看，它在电力行业 中的作用和发展是至关重要的，在电力系统中处于枢纽地位，有着极其重要 的作用。从负荷特点和电压等级可知，此变电所具有 220KV、110KV、35KV 三 个电压等级，两侧连接电源系统，三侧向外供应负荷。其高压 220KV 侧交换 系统间的巨大功率潮流并向中压侧输送大量电能，中压 110KV 侧也与系统交 换巨大功率潮流，接线回路较多，地位十分重要，也应采用可靠性较高的主 接线方案。而低压 35KV 侧进出线回路数较多，主要向负荷供电，且为发电机 出口电压，在经济允许的条件下应尽可能采用可靠的主接线方案。 第二节 主变压器的选择 在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。 在选择主变压器时，应从相数的确定、绕组的确定、绕组接线组别的确 定、调压方式的确定、冷却方式的确定等几个方面来考虑。 主变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的 确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 510 年发展规划， 输送功率大小，馈线回路数，电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进 行综合分析和合理选择。如果变压器容量选择过大，台数过多，不仅增加投 资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益； 若容量选得过小，将可能满足不了变电所负荷需要，如果每千瓦的发电设备 投资远大于每千瓦变电设备的投资，这在技术上是不合理的。 一、相数的确定 在 330KV 及以下电力系统中，一般都应采用三相变压器。因为单相变压 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 器相对来讲投资大，占地多，运行损耗也大，同时配电装置结构复杂，也增 加了维修工作量。若安装或运输受到限制时，比如从制造厂到发电厂之间， 变压器尺寸是否超过运输途中的隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器 重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或基础设施的允 许承受能力。则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器， 或者选用单相变压器组。 二、绕组数的确定 一般当最大机组容量为 125MW 及以下的发电厂多采用三绕组变压器，亦 可选用自耦变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量达不到额定容量 的 15%时则选用两台双绕组变压器。在发电厂回路及厂用分支回路采用分相封 闭母线时，封闭母线一般不装设断路器和隔离开关而且三绕组变压器由于制 造上的原因，此时一般采用双绕组变压器加联络器。 三、绕组接线组别的确定 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列 运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星性“Y”和三角形“D”两种。因 此，变压器的三相绕组的连接方式应根据具体的工程来确定。 我国 110KV 及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”连接，35KV 采用 “Y” 连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV 以下高压电压，变压器三 相绕组都采用“d” 连接。 在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三 次谐波对电源的影响等因素。根据以上绕组联结方式的原则，主变压器接线 组别一般都采用 YN，d11 常规连接。由于国内外电力水平的发展，近年来， 国内外亦有采用全星性接线组别的变压器。 四、调压方式的确定 为保证发电厂和变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过 变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比， 实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无励磁调压，调 整范围通常在22.5以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整 范围可达 30，但结构复杂，价格较贵。为了满足电网及用户的电压质量， 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 尽量采用有载调压。 五、冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式，随其形式和容量不同而异，一般有以下几种类 型：自然风冷却，强迫空气冷却，强迫油循环水冷却，强迫油循环风冷却， 强迫油循环导向冷却，水内冷变压器。 综上所述，因为所设计的变电所为大型地区性枢纽变电所，考虑到它在 系统中的地位及电压等级，该所应采用自动有载调压，强迫油循环风冷却的 三相三绕组变压器或自耦变压器。 第三节 拟定一次主接线方案 随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应 用，变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单 母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1 个半 断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。 从形式上看，主接线的发展过程是由简单到复杂，再由复杂到简单的过 程。在 70 年代，由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件 的制约，为了提高系统供电可靠性，产生了从简单到复杂的主接线演变过程。 在当今的技术环境中，随着新技术、高质量电气产品广泛应用，在某些条件 下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全，变电所主接线日 趋简化。 在对原始资料分析的基础上，结合主接线可靠性，灵活性及经济性等基 本要求，综合考虑各类主接线方式，拟定一个安全可靠，经济合理的主接线 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 方式。 一、主接线设计整体分析 1、可靠性问题进行分析 短路器检修时，不亦影响对系统的供电。 短路器或母线故障检修时，尽量减少停电运行的回路数和停运时间，并 保证对类负荷全部及类负荷大部分供电。 尽量避免变电站全部停运的可能性。 大型机组突然起，停时对电力系统稳定运行的影响与产生后果等因素。 2、灵活性问题分析 主接线应在满足调度，检修以及扩建时的灵活性，能够适应各种运行方 式的变化，且在检修，事故等特殊状态下，操作方便，调度灵活，检修安全， 扩建方便等。 3、经济性问题分析 在满足可靠性，灵活性两个条件时，应尽可能采用投资少，占地面积少， 电能损耗小，年运行费用小的方案。 二、各类主接线方式的优劣比较 1、双母线接线 优点： 具有两组母线，当母联断路器断开时，两组母线分段运行，每个回路都 经过一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，通过两组母线隔离开 关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；检修任一回路母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的 一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其它电路均可通过另一组母线继 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 续运行，供电可靠。通过倒换操作可以形成不同的运行方式，电源和各回路 负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应电力系统中各种运行调度和 潮流变化需要，调度灵活。且可向双母线的任一方扩建，均不影响两组母线 的电源和负荷的自由组合分配。不引起原来回路停电；有双回路架空线是可 以顺序布置，不会因连接不同母线时出现交叉跨越，扩建方便。 双母线接线图如下： 缺点： 增加一组母线时，每回路就要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检 修时，隔离开关作为操作设备，易发生误操作，为避免隔离开关误操作，需 在断路器，刀闸之间加连锁装置。而且此接线设备多，特别是隔离开关，配 电装置复杂，经济性差。 适用范围： 在 35KV60KV 配电装置，当出现回路数超过八回时或连接的电源较多 负荷较大。 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 110KV220KV 配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为四回及 以上。 2、双母带旁路母线接线 优点： 兼有单母分段和双母线的优点；较双母线接线时的负荷分散，具有高度 的可靠性，灵活性。检修与它相连接的任一回路断路器时，该回路不停电， 故障状态下停电范围小，可靠系数大。 缺点： 多增设 3 台断路器和相应的 6 台隔离开关，建设投资比较大，占地面积 较大。运行比较灵活，但是刀闸操作比较复杂，易形成误操作。 适用范围： 110KV 出线在 7 回以上，220KV 出线为 5 回以上 对于在系统居重要地位的配电装置，110KV 出线为 6 回以上，220KV 出 线为 4 回以上。 35KV63KV，在单回线出现较多时，有可能停电检修断路器时，可增加 旁路母线，减小对外停电。 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 3、一台半断路器接线 优点： 任一母线发生故障，只跳开与母线相连的所有断路器，任何回路可不停电。 正常运行时，两组母线和全部断路器都闭合，形成多环形供电，运行调度灵 活可靠。隔离开关不作为操作电器，只承担隔离电压的任务，减小了误操作 的几率，对任何断路器检修都可不停电。 缺点： 使用设备多，尤其是断路器和电流互感器投资较大，二次控制接线和继 电保护配置都很复杂。 使用范围： 330KV500KV 高压配电装置及系统中地位较重要的发电厂及变电所。 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 4、单母分段接线 优点： 借断路器进行分段，提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以以不同 段引出两回路，有两个电源供电。 当一段母线发生故障或检修时，分段断路 器自动切除故障段，保证正常母线不间断供电。 缺点：其中一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该段母线上所有 回路都要在检修期间停电。当出现是双回路时，常使馈线交叉跨越。扩建时 须向两个方面均衡延伸。 适用范围： 1）3560KV 配电装置出线回路数为 48 回。 2）110220KV 配电装置出线回路数为 34 回。 三、方案的拟定 方案一：220KV 侧采用 3/2 断路器接线，110KV 侧采用双母接线方式， 35KV 侧采用单母线分段接线，变压器采用三绕组变压器。 方案二：220KV 侧采用双母接线，110KV 侧和 35KV 侧均采用单母分段 带旁路接线，变压器采用自耦变压器。 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第四节 初选方案的详细经济比较 经济性比较主要是对各种方案的综合投资和年运行量进行综合效益比较， 为选择经济上的最优方案提供依据。一般不计算全部费用，计算时，可只计 算各种方案的投资和年运行费用 一、综合投资计算方法 综合投资主要包括变压器综合投资，配电装置综合投资以及不可遇见的 附加投资等。进行方案比较时，一般不必计算全部费用，只算出方案不同部 分的投资，可用下式计算： (万元) 100 1 ( 0 OO 式中： 主体设备投资，包括变压器、开关设备、配电装置及明显的增修 0 O 桥梁、公路和拆迁等费用； 不明显的附加费用比例系数，如基础加工、电缆沟道开挖费用等， 对 220Kv 取 70、110KV 取 90。 所谓综合投资应包括设备本体价格、附属相关设备费(如控制设备、母线 等)、 主要材料费、安装费等各项费用的总和。综合投资指标随各时期市场经 济变化而浮动。 二、年运行费用计算方法 主接线中电气设备的运行费 V，主要包括变压器的电能损耗及设备的检 修，维护和折旧费用等，按投资的百分率计算，即： (万元) 21 UUAU 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 式中：检修维护费，一般取 0.0220.0420，O 为综合投资费，本设 1 U 计中自耦变压器取 0.042，三绕组变压器取 0.022 折旧费，取 0.0580 2 U 电能电价，本设计取 0.50 元度。 变压器的电能损失，本设计应采用三绕组变压器，所以按下式AA 计算： i 1 23 33 22 22 21 1100 )()()( 1 )(t S S QKP S S QKP S S QKP n QKPnA m i N i KK N i KK N i KK 式中： n 相同变压器的台数 每台变压器额定容量(KVA) N S 每台变压器的空载有功损耗(KW)、无功损耗(Kvar)； 00 QP 、 分别为每台变压器的高压、中压、 332211KKKKKK QPQPQP、 低压短路有功损耗(KW)、无功损耗(Kvar)； n 台变压器 i 时段的高压、中压、低压所承担的总负荷 321iii SSS、 (KVA) 对应 i 时段的时间数(h) i t K无功经济当量，即多发或多供 1Kvar 无功功率，在电力系统中所引起 的有功功率损耗(KW)增加的值，一般变电所取 0.l0.15，本次设计取 0.1 m 时段总段数 )( 2 1 )32()31()21(1 KKKK PPPP 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 )( 2 1 )31()32()21(2 KKKK PPPP )( 2 1 )21()32()31(3 KKKK PPPP 式中：分别为每台变压器高中压、高低压 )32()31()21( KKK PPP、 间、中高压间的额定短路损耗(KW)。 计算公式： K3K2K10 QQQQ、 N S I 100 % Q 0 0 N K S U 100 % Q 1 K1 N K S U 100 % Q 2 K2 N K S U 100 % Q 3 K3 式中：百分值()表示空载电流；% 0 I 、百分值()表示的高压、中压、低压绕组的短% 1K U% 2K U% 3K U 路电压。 %)%( 2 1 % )32()31()21(1 KKKK UUUU %)%( 2 1 % )31()32()21(2 KKKK UUUU %)%( 2 1 % )21()32()31(3 KKKK UUUU 式中：、每台变压器百分值()表示高压% )21( K U% )31( K U% )32( K U 中压、高压低压、中压低压绕组的短路电压。 三绕组自耦变压器第三绕组的容量(S3)总小于变压器的额定容量()，制 N S 造厂提供的短路损耗和短路电压百分值、 )32()31( KK PP、% )31( K U 应进行归算：% )32( K U 三、经济比较计算方法 在几个主接线方案中，0 和 u 均为最小的方案，应优先选用。若某方案的 0 大而 u 小，或反之，则应进一步进行经济比较，有两种方法： 1、静态比较法：它是以设备、材料和人工等的经济价值固定不变作为前 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 提，认为经济价值与时间无关。常采用抵偿年限法。设第一方案的 O 大，而 U 小，第二方案的。O 小而 U 大，则通过公式；，如 T5 年，说明方案在 T 年内节约的运行费，不足以将多 用的投资偿还，则应选用投资小的第二方案为宜，以达到最佳经济效益，此 方法计算简单，不考虑投资时间对经济效果的影响，对于两方案均采用一次 性投资，并且装机程序相同，主体设备投入情况相近，仅为在两个主接线方 案中，选择其时较为适宜。 2、动态比较法。其是基与货币的经济价值是随时问而经常改变的现实， 设备、材料和人工等费用都在随市场的供求关系而变化，即随时间不同而异。 一般发电厂建设工期较长，各种费用的支付时间不同，发挥的效益亦不同， 所以应按复利的计算原则进行方案比较，即将两个方案处于同等可比的基础 上比较其经济效益。电力工业推荐最小年费用法进行动态经济比较。以年费 用 A 为最小来确定最佳方案。其公式为 U r rr OA n n C 1)1 ( )1 ( 0 00 四、初选电气主接线方案的经济比较 l、初选方案 单台变压器一、二、三侧所承担的负荷 TS220KV110KV35KV (6/12) 0 t )( max MVAS 755025 (6/12) 0 t)( min MVAS453015 方案一：两台三绕组变压器的组合选 SFPSZ9 90000/220，22081.5%/121/38.5KV。YN,Yn0 ,D11(因为电网电压有可能有 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 较大波动应选带有载调压的变压器） 变压器空载有功损耗和无功损耗： KWP7 .107 0 KWPK580 )21( KWPK384 )32( KWPK704 )31( var7381091082 . 0 100 % 42 0 K SI IUQ N N 短路电压： =14.12 =7.65 =23.73% 2 1 k U% 3 2 k U% 1 3 k U 空载电流： 82 . 0 % 0 I 各绕组短路损耗： KWPPPP kkkk 450384704580 2 1 2 1 3231211 KWPPPP kkkk 130704384580 2 1 2 1 3132212 KWPPPP kkkk 254580384704 2 1 2 1 2131323 三绕组变压器各绕组的短路电压： 075.15)65 . 7 73.2312.14( 2 1 %)%( 2 1 % 3231211 KKKK UUUU 005 . 1 )73.2365 . 7 12.14( 2 1 %)%( 2 1 % 3132212 KKKK UUUU 655 . 8 )12.1465 . 7 73.23( 2 1 %)%( 2 1 % 2132313 KKKK UUUU 故各侧无功损耗为： var 5 . 1356790000 100 075.15 100 % 1 1 KS U Q N k k var 5 . 90490000 100 00 . 1 100 % 2 2 KS U Q N k k 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 var 5 . 778990000 100 655 . 8 100 % 3 3 KS U Q N k k 电能损耗 i N KK N KK N KK t S S QKP S S QKP S S QKPtQKPA 2 3 33 2 2 22 2 1 11000 8760 12 6 90 15 789 . 7 1 . 0254 . 0 90 30 )9045. 01 . 013. 0 ( 90 45 567.131 . 045 . 0 8760 12 6 90 25 789. 71 . 0254 . 0 90 50 )9045. 01 . 013. 0 ( 90 75 5675.131 . 045 . 0 8760738 . 0 1 . 01077 . 0 22 22 22 =1589.940+5900.736+2123.388=9614.064(MWh) 方案二：两台自耦变压器：选 OSFPSL 90000/220 型自耦变压器 技术数据： 容量 90000/90000/45000KVA 损耗： KWP7 .150 0 KWPK 3 . 313 )21( KWPK274 )32( KWPK295 )31( 阻抗电压： 46. 9% )21( K U77.10% )32( K U 78.16% )31( K U 空载电流：25 . 1 % 0 I 短路损耗折算到对应变压器侧的额定容量 KWPP kk 3 . 313 2121 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 KW S S PP N kk 1096 45 90 274 2 2 3 3232 KW S S PP N kk 1180 45 90 295 2 2 3 3131 同理可知： 46 . 9 % 2121 kk UU 2 32 3 3 90 %10.7721.54 45 N kk S UU S 1 31 3 3 90 %16.7833.56 45 N kk S UU S 各绕组短路损耗 KWPPPP kkkk 65.19810961180 3 . 313 2 1 2 1 3231211 KWPPPP kkkk 65.11411801096 3 . 313 2 1 2 1 3132212 KWPPPP kkkk 35.981 3 . 31310961180 2 1 2 1 2131323 74.1054.2156.3346 . 9 2 1 % 2 1 % 3231211 kkkk UUUU 28 . 1 56.3354.2146 . 9 2 1 % 2 1 % 3132212 kkkk UUUU 82.2246 . 9 54.2156.33 2 1 % 2 1 % 2131323 kkkk UUUU var112590000 100 25. 1 100 % 0 0 KS I Q N var966690000 100 74.10 100 % Q 1 K1 KS U N K var115290000 100 )28. 1( 100 % Q 2 K2 KS U N K 3 3 %22.82 9000020538var 100100 k kN U QSK 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 i N KK N KK N KK t S S QKP S S QKP S S QKPtQKPA 2 3 33 2 2 22 2 1 11000 8760 12 6 90 15 538.201 . 098135 . 0 90 30 )125 . 1 1 . 011465. 0 ( 90 45 666. 91 . 019865. 08760 12 6 90 25 538.201 . 098135 . 0 90 50 )125. 11 . 011465. 0 ( 90 75 666 . 9 1 . 019865 . 0 8760125 . 1 1 . 01057 . 0 22 22 22 =2305.632+4573.130+1646.22=8524.98 (MWh) 2、方案指标比较 二台三绕组普通变压器的综合造价：O=1057.42=2114.8(万元) 二台自耦变压器的综合造价：O=751.42=1502.8(万元) 方案一年运行费用： U=0.59614.06410310-42+0.0222114.8+0.0582114.8=649.89(万元) 方案二年运行费用： U=0.58524.9810310-42+0.0421502.8+0.0581502.8=576.53(万元) 经济比较： 从上面的计算可以看出：方案一综合造价高，年运行费用也高，不需要 进行静态或动态经济比较。即选择自耦变压器比较经济。 主接线方案的评定：在经济比较后，还需进行可靠性比较，可靠性是指 设备在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的概率，随着系统工程学 的兴起，可靠性理论及其应用的迅速发展，对大型发电厂或变电所电气主接 线设计时不能只凭借设计和运行人员判断，必须用定量方法计算，判断出能 够反映其可靠性能的指标，来衡量主接线完成功能和丧失功能的判断，使主 接线的设计和运行建立在科学的基础上。但在本设计。p 仍根据经验判断其可 靠性满足要求，不再进行计算。 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 主接线方案比较表 方案一方案二 可靠性 三绕组变压器绝缘 水平较高，不存在过电 压问题 自耦变压器高、中 绕组间有电气联系，因 此存在公共绕组绝缘受 过电压危害 灵活性 1 中性点接地方式 灵活 2 可实现有载调压 3 保护整定比较简 单 联合运行方式时， 必须知道绕组间负荷分 布，以确定该方式是否 允许 经济性 1 年运行费用较高 2 价格较贵 1 年运行费用低 2 价格便宜 通过分析比较可知，在技术上(可靠性、灵活性)第 1 方案明显合理，经济 上则方案占优。自耦变压器的年运行费用和综合总投资均比三绕组变压器 小，又知道自耦变压器损耗小、体积小、效率高，选运自耦变压器似乎合理， 但自耦变压器限制短路电流的效果差，变比又不能过大，而且维护检修复杂。 考虑到所设计变电所在系统中的枢纽地位应以可靠性和灵活性为主，所以， 经综合分折，决定选第 1 方案(两台三绕组变压器的组合)为设计最终方案。 方 案 项 目目 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第二章 短路电流计算 第一节 概述 在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障 （简称短路） 。所谓短路，是指电力系统正常运行的相与相之间或相与地之间 的连接。电力系统的运行经验表明，单相接地短路占大多数。三相短路分为 对称短路和不对称短路，产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝 缘或相对地的绝缘被破坏，电力系统的短路故障大部分发生在架空线路部分。 总之，产生短路的原因有主观的也有客观的，只要运行人员加强责任心，严 格按规定办事，就可以把短路故障控制在一个很低的限度内。 短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在发电厂、变电所以及电力 系统的设计和运行过程中，都必须先进行短路计算，以此作为合理选择电气 接线、选用有足够热稳定度的电气设备和截流导体、确定限制短路电流的措 施，在电力系统中为合理地配置各种继电保护并整定其参数。为此，掌握短 路发生以后的物理过程以及计算短路的各种运行参数(电流、电压等)都是非 常重要和必要的。 计算短路电流是为了在选择电气设备时，保证设备在正常和故障情况下 都能安全、可靠的工作，同时又力求节约资金；按短路条件校验屋外高电压 装置配置时导线的相间及对地的安全距离；接地装置的设计又要以短路电流 为依据；选择继电保护方案和进行整定计算也以短路电流为依据。 短路电流计算的目的：1、电气主接线的比较；2、选择导体和电器；3、 确定中性点接线方式；4、计算软导线的短路摇摆；5、确定分裂导线间隔棒 的间距；6、验算接地装置的接触电压和跨步电压；7、选择继电保护装置和 进行整定计算。 短路电流计算中采用的假设条件和原则是：1、正常工作时，三相系统对 太原理工大学 继续教育学院毕业设计（论文）纸 称运行；2、系统中的同步和异步电机均为理想的电机，不考虑电磁饱和、磁 滞、涡流导体集肤效应的影响，转子结构完全对称，定子三相绕组间位置相 差 120电气角度；3、所有电源的电磁势相位角相同；4、电力系统各元件的 磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；5、电力系 统中所有电源都额定负荷下工作；6、同步机都具有自动调节励磁装置；7、 短路时发生的短路电流为最大值的瞬间；8、除计算短路电力衰减时间常数的 低压网络的短路电流外，元件的电阻忽略不计；9、不考虑短路的电弧电抗的 变压器的短路电流；10、元件计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和 调整范围；11、线路的电容忽略；12、用概率统计法则制定短路电路的运算 曲线。在短路后瞬时发电机可用次暂态电动势和次暂态电抗等值，所以短路 交流电流初始值的计算实际上是一个稳态交流电路的计算问题，只是需要注 意： 1、各台发电机均采用作为其等值电抗；“xd 2、忽略线路对地电容和变压器的励磁回路，另外在计算高压电网时可以 忽略电阻： 3、不计算负荷，即短路前按空载情况决定谈暂态电动势，短路后电网上 亦不接负荷(由于负荷电流比短路电流小得多)。 在计算时，(即异步电动机的启动电抗)，可用启动电流求得：“x“x st I 1 “x “x“ 000 jIUE 其中为正常时电动机的端电压，为正常时吸收的电流。 0 U 0 I 事实上，负荷是综合性的，很难准确计及电动机对短路电流的影响，而 且一般电动机距短路点都较远，提供的短路电流不大，因此在实际计算中只 对于短路点附近，显著供给短路电流的大容量电动机，才按上述方法以 作为电动机的等值参数计算，一般计