刘二堡变电所电气初步设计

本科生毕业设计（论文） 摘要 本次所设计的课题是刘二堡变电所电气初步设计，该变电所是一个地区性重要的降压变电所，它主要担任220kV及110kV两电压等级功率交换，把接受功率全部送往110kV侧线路。本所位于市郊区，所址工程情况良好，处于地区网络枢纽点上，具有220kV、110k及10kV三个电压等级，220kV侧以接受功率为主，10kV主要用于所用电以及变电站近区负荷。本次所设计的变电所是重要变电所，全所停电后，将影响整个地区以级下一级变电所的供电，变电所最后规模：容量为3*120MVA，容量化为100/100/50，采用三相三绕组有载调压变压器。220kV侧本期出线有六回，远景出线八回；本期110kV本期出线8回，最终出线十二回。10kV出线，本期8回，终期30回。主接线形式为220kV及110kV主接线采用双母线接线。10kV采用单母线分段接线。本变电所配电装置为：220kV、110kV采用改进半高型配电装置，10kV采用屋内成套配电装置，220kV及110kV均采用断路器单列布置，一组母线升高，其母线隔离开关采用单柱伸缩式，缩短配电装置的纵向距离。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。关键字：变电站 ；主变压器 ；出线 ；配电装置 Abstract This time designs the topic is liu er bao transformer substation electricity preliminary design, this transformer substation is a topicality important voltage dropping resistor transformer substation, it mainly holds the post of 220kV and the 100kV two voltage rank power exchange, accepts the power all to escort to the 110kV side circuit. This institute is located middle the city, the site project situation is good, is in the local area network key position to light, has 220kV, 110kV, and the 10kV three voltage ranks, the 220kV side accepts the power primarily, 10kV mainly uses in using electricity as well as the idle work compensation. This time designs the transformer substation is the key position transformer substation, after all power cut, will affect the entire area by the level under the level transformer substation power supply namely this design transformer substation final scale: Uses three three windings to have carries the regulating transformer, the capacity changes into 100/100/50, mutually for spare. The 220kV side V going beyond a line has four, the prospect goes beyond a line eight. This issue of 110kV goes beyond a line 7, finally goes beyond a line 12.10kV going beyond a line, this issue of 810, final stage 30. Therefore 220kV and the 110kV host wiring final plan uses the double mother to partition.10KV uses the single mother to partition. This transformer substation power distribution equipment uses improves half high power distribution equipment, 220kV and 110kV uses the circuit breaker single row arrangement, under the isolator laying aside generatrix, will cause its and another level isolator electricity distance increases, reduces the power distribution equipment the fore-and-aft distance. This design paper is take technical standards and so on our country present each related standard regulations as the basis, designs is a preliminary design, provides the firsthand information according to the project description, the reference pertinent data and the books, Carrieson the comparison to each kind of plan to obtain. Key word: transformer substation ； main transformer ； going beyong a line ； Power distribution equipent目 录第1章 绪 论11.1 变电所设计的目的意义11.2 变电所设计的主要内容2第2章 负荷分析与计算32.1 电力负荷的的概述32.2 负荷计算3第3章 主变压器的选择63.1 概述63.2 变压器台数的选择63.3 变压器容量的选择7第4章 无功功率补偿的确定104.1 提高功率因数的意义104.2 补偿装置的确定104.3 功率补偿容量的计算114.3.1 补偿的最大容性无功量计算114.3.2 变压器补偿的最大的容性无功量12第5章 电气主接线方案的确定145.1 概述145.2 主接线的接线方案选定15第6章 短路计算196.1 概述196.2 短路计算19第7章 电气设备的选择257.1 概述257.2 断路器选择与校验267.3 隔离开关的选择与校验297.4 高压熔断器与互感器的选择307.4.1 高压熔断器选择307.4.2 电流互感器的选择327.4.3 电压互感器的选择347.5 母线的选择357.6 裸导体的选择38第8章 继电保护设计398.1 继电保护概述398.2 过电流与速断保护整定值的计算428.2.1 过电流整定值计算428.2.2速断保护整定值计算44第9章 防雷保护的设计459.1 概述459.2 主变中性点放电间隙保护479.3 避雷器参数计算与选择479.4 避雷针设计48第10章 结论51参考文献52致谢53附录 英文资料54附录 变压器继电保护图61附录 电气主接线图6263第1章 绪 论 一、设计任务： 根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所。该所建成后与110kV和220kV电网相连，并供给近区用户供电。 二、原始资料1）按规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线6回（其中备用2回），110kV出线8回（其中备用2回），10kV出线8回（其中备用2回）。变电所还安装两台30MVA调相机以满足系统调压要求。2）各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为： 220kV侧 小时/年110KV侧 小时/年10kV 侧 小时/年3） 220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为0.15s，10kV出线过流保护时间为2s ,断路器燃弧时间按0.05s考虑。4） 系统阻抗：220kV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kV母线侧阻抗为 (Sj=100MVA)，110kV侧电源容量为500MVA，归算至本所110kV母线侧阻抗为（Sj= 100 MVA）。5） 该地区最热月平均温度为28C，年平均气温16C，绝对最高气温为40 C，土壤温度为18C。 6）该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境无污染。1.1 变电所设计的目的意义随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，农网220kV变电所的建设迅猛发展。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来一定困难。如何设计农网220kV变电所，是农网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。变电所电气部分是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建220kV变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。1.2 变电所设计的主要内容此次设计主要针对村镇220KV变电所电气部分设计，设计任务旨在体现自己对本专业各科知识的掌握程度，培养自己对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习四年以来的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对在大学几年所学知识的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。设计的主要内容分以下几个步骤：1）负荷的分析及主变的选择；2）无功补偿的确定；3）电气主接线方案的确定；4）选取短路电流点，进行短路电流计算；5）主要电气设备的选择；6）防雷保护的设计和继电保护设计；7）绘制工程图纸。第2章 负荷分析与计算2.1 电力负荷的的概述1.电力负荷分类方法：1)按用电的部门属性的划分：工业用电，农业，交通。2)按使用电力目的划分：动力用电，照明用电，电热用电，各种电气设备仪器的操作控制用电及通信用电。3)按用电用户的重要性划分：一类负荷，二类负荷和三类负荷。4)按负荷的大小划分：最大负荷，平均负荷，最小负荷。2.各主要电用户的用电特点用电量大 ，占全社会用电量的75%左右，用电比较稳定，比重不大，约为4.2%。并且季节性强。交通运输业的用电约占1.5%左右。城乡居民生活用电在总用电中的比重有较大提高，但比重不大，约占10%左右。动力用电。不仅与用电设备的容量有关，还与用电设备的负荷率和使用时间长短有关。2.2 负荷计算计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。正确确定负荷的大小具有重要的意义，但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但很难准确的确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的。因此，符合计算只能力求切合实际，力求合理。 在本次设计中，根据资料和各方面搜集的材料对设计地区负荷情况归纳如下：表1.1为本地区各用电负荷一览表。表1.1 各用电负荷一览表负荷名称最大负荷KWcos回路数供电方式线路长度KM市镇变1120000.91架空15市镇变2140000.921架空8煤矿变90000.852架空10化肥厂68000.882架空7砖厂100000.851架空11镇区变20000.93架空5机械厂16000.892电缆2纺织厂134000.891电缆3纺织厂216000.882架空7农药厂4000.881架空4面粉厂2000.91架空5耐火材料厂10000.882架空2从表中的数据可以对此地区的负荷进行计算根据所给数据绘制本地区的年平均负荷曲线： P(kw) 0 t(h) 图1.1 年平均负荷曲线 电力系统在一定时段内（如一年、一天）的最大负荷值称为该时段的系统综合最大用电负荷。时段内其余负荷值称为系统综合用电负荷。系统中各电力用户的最大负荷值不可能都出现在同一时刻。因此，系统综合最大用电负荷值一般小于全系统各用户最大负荷值的总和，即Pmax=K0Pimax 式中Pmax-系统综合最大用电荷。K0-同时率，K01。Pimax-各用户最大负荷的总和。确定变电站母线的最大负荷时，所采用的有功负荷同时系数：1. 计算负荷小于10000 千瓦。 0.91.0，取K0=0.9 2. 计算负荷为1000020000 千瓦。 取K0=0.853. 计算负荷超过20000 千瓦。 取K0=0.80 Pmax=0.9(9000+8600+2000+1600+400+200+100)+0.85(12000+14000+10000)=55.62 Pe55.6260%1.1=36.6（MW）一 供电负荷的计算 最大负荷 k2 系数（网络损耗5%-10%）取k2 为8%2=60456.60(KW)二 发电负荷的计算 k3厂用电（8%-10%）取k3为9%2=66435.80(KW)三 无功功率负荷的计算第3章 主变压器的选择3.1 概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。3.2 变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所，它是以220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。3.3 变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为：Se = 0.7（S+S）。通过变压器将220，110kv互连的目的有两个，一是从这两侧系统传送功率到10kv侧，二是在110kv侧系统电源故障时可通过主变从220kv侧的无限大电源支援。正常工作时110KV侧向220KV侧输送功率S=500-320=180MVA,主变输送量S=180+35=215MVA，考虑110kv侧的电源故障时，主变传送的容量最大为：110KV侧负荷容量S1=1040(1+0.6)/2=320MVA，10KV侧负荷容量S2=35MVA，主变传送的最大容量S=S1+S2=355MVA。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，220KV变电所中一般装设两台或两台以上主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络，配电设备，用电保护较复杂，且投资增大。考虑到两台主变同时发生故障机率小，因此可采用两台，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电,由此可得单台主变最小容量：Smax2150.7150.5MVA，220kv变电所常用的单台主变容量为90MVA，120MVA，150MVA,180MVA。由此可选择两台容量为180MVA的主变，这样，也满足单台主变运行时，其容量（180MVA）大于用户一二级主要负荷（80350.6=101MVA）。所以，选择两台容量为180MVA的主变，主变总容量为360MVA。主变主要起通过高中绕组从220,110K侧传送功率（35MVA）至低绕组10KVA侧，并在110KV侧电源故障时，通过高压绕组从220KVA侧无穷大系统传送180MVA(最大)支援。因此，可选择容量比为100/100/50。本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻佻，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。根据以上条件选择，确定采用西安变压器厂型号为SFPSZ9-180000/220的220KV三绕组有载调压电力变压器，器具体参数如下： 表3.1型号SFPSZ9-180000/220联接组标号YN，yn，d11空载电流%0.56空载损耗(kw)156额定电压(KV)高压中压低压22081.25%12110.5额定容量MVA18018090阻抗电压高中高低中低12228型号中个符号表示意义：从左至右：S：三相，F：风冷却，P：强迫油循环，S：三绕组，Z：有载调压，9：性能水平号，180000：额定容量，220：电压等级。3.4 主变压器型式选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。1）自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为8%，故不选择自耦变压器。2）分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。3）普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV及以上网络电压应符合以下标准：枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在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%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。由原始资料可知，110KV中压侧为主要受功率绕组，而10KV侧主要用于所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却；自然风冷却：一般只适用于小容量变压器;强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。第4章 无功功率补偿的确定4.1 提高功率因数的意义在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果：（1） 使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。（2） 由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。（3） 功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。 为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功补偿的原理。4.2 补偿装置的确定（1）同步调相机：同步调相机在额定电压5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。（2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（oy0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35KV或10KV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。（3）静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂。（4）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。由于本次设计的变电站为220KV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是从维护和性能的角度来考虑，选用静止补偿装置。4.3 功率补偿容量的计算对于直接供电的末端边点所，安装的最大容性无功量应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因数所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。把总无功容量分为两组，这样才能更灵活地适应系统负荷以及电压变化，更有效地改善系统电压稳定，以及负荷大小所需的无功容。4.3.1 补偿的最大容性无功量计算容性无功功率：电容器在交流电网中接通时，在一个周期内,上半周期的充电功率与下半周期的放电功率相等，而不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。（tgtg）（-）式中：有功计算负荷（KW） tg补偿前用电单位自然功率因数角正切 tg补偿后用电单位功率因数角正切值1）110KV侧的补偿无功量 （-）200（-）200（0.62-0.33）58（MVAR）2）10KV侧的补偿无功量 （-）70（-）70（0.75-0.33）29.4（MVAR）4.3.2 变压器补偿的最大的容性无功量（+）式中：主变压器需要补偿的最大容性无功量需要进行补偿的变压器一侧的阻抗电压百分值母线装设补偿装置后，通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值主变压器需要补偿一侧的额定电流值变压器空载电流百分比变压器需要补偿一侧的额定容量1）110KV一侧补偿 （+）（+）24043 （MVAR）所以，110KV侧补偿需要的总容性无功量为：58243144 （MVAR）2）10KV一侧补偿（+）（+）240110.4（MVAR）所以，110KV侧补偿需要的总容性无功量为：29.42110.4239.2（MVAR）第5章 电气主接线方案的确定5.1 概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；（2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。（3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器。（2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。 5.2 主接线的接线方案选定电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。1、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，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，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV，配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母接线。2、单母线分段接线用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，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，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110KV220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。 图5.1单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。3、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV）时，一般应装设专用旁路母线。4、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。L2L1DLvvvW2W1pdlLDL图5.2双母线接线为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。由设计任务书给定的负荷情况：该变电所主接线可以采用220KV、110KV均采用双母带专用旁路接线方式，使检修或故障时，不致破坏双母线接线的固有运行方式，及不致影响供电可靠性。10KV采用单母线分段，可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，可靠性较高,其接线方式的特点：1）双母带旁母，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是提高了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高了。2）10KV侧采用单母线分段接线，可以使重要负荷及所用电的供电从不同的母线分段取得。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。当110KV出线回路在6回及以上、220KV出线在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。因此，应增设旁路母线，并带专用母联断路器和旁路断路器。在方案中，由于远期投入是3台主变,近期只要2台。所以，对第3台的设计,主要的区别在10KV侧,此时,第3台主变接在10KV的母线断路器上,这种接线的目的是为了减小投资.现在从技术的角度来讨论，当10KV母线故障或检修时,3号主变可以从另一母线向负荷供电.可见，它并不影响单母线接线的工作方式，所以，这种接线方式对10KV侧是可以考虑的。第6章 短路计算6.1 概述在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：Sj = 100MVA；基准电压：Vg（KV） 10.5 115 230。短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图，图6.1；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：Id* = Id*Ij;有名值：Idi = IdIj；5）计算短路容量，短路电流冲击值,短路容量：S =VjI;短路电流冲击值：Icj = 2.55I6）列出短路电流计算结果。6.2 短路计算在短路计算的基本假设前提下，选取Sj = 100MVA，VB 为各级电压平均值（230，115，10.5kv）。1.系统电抗在Sj=100MVA下,Xs10.36;Xs20.015。 2.计算变压器各绕组电抗 表6.1阻抗电压高中高低中低12228各绕组等值电抗Vs(1-2)12，Vs（1-3）22，s（2-3）8Vs1% = Xs1（Vs(1-2)% + Vs(1-3)%Vs(2-3)%）= Xs1（12+ 228）=13Vs2% = Xs2（Vs(1-2)% + Vs(2-3)%Vs(1-3)%） = Xs2（12+822）=1Vs3% = Xs3（Vs(1-3)% + Vs(2-3)%Vs(1-2)%） = Xs3（22+812）=9各绕组等值电抗标么值为：220KV110KVXs2Xs1S1X1X2X310KVS2d1d2d3X1 =0.072，X2 0.0055，X3 0. 图6.1 等值电路图3.各短路点短路计算a）d1点短路10KV母线侧没有电源，无法向220KV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路可化间为图6.2。220KV110KVXs2Xs1S1X1X2d1S2 图6.2 则短路电流Id1 + 69.209换算到220KV短路电流有名值I = Id1 =69.209 = 17.374KA取电流冲击系数Kch = 1.8。 当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值Ich =1.8I = 1.51I ，Icj= 1.5117.374= 26.235KA。冲击电流 ich =26.2351.87I = 2.55 I = 2.5517.374= 44.304KA，短路容量 S =1.7323017.374 = 6921MVA。b）d2点短路如d1处短路类似，10KV母线侧因没有电源，无法向110KV侧提供短路电流，即可略去不，等值电路可化间为图6.3220KV110KVXs2Xs1S1X1X2S2d2 图6.3 则短路电流流Id2 =+=23.503KA换算到110KV短路电流有名值I= 23.503= 11.80KA，取电流冲击系数Kch = 1.8 当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值：Ich = Kch2 I = 1.82