110千伏变电站初步设计（毕业论文）

1、1 绪论众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力，是实现生产自动化的重要物质基础。电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在工厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心部分是变电站。一旦变电站出了事故而造成停电，则整个工厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故。因此，设计和建造一个以“安全、可靠、经济、优质”为标准的变电站，对保障工厂生产安全、连续的进行是极为重要的。近年来，随着各种新材料、新技术、新装备不断涌现，电气设备的制造技术、产品质量和性能得到了充分的保证，对变电站设计工作提出了新的要求，本文就110kv变电站主接线

2、、平面布置、主变参数、无功补偿、中性点接地方式、交直流系统等方面作一些论述。1.1电网电压及电网结构变电站的设计与电网结构是密切相关的，因此有必要首先谈一下电网电压及电网结构。根据国家标准，电网的标称电压为送电电压220kv，高压配电电压110（63，35）kv，中压配电电压10（20）kv，低压配电电压380/220伏。选用电压等级时，应尽量避免重复降压，城网电压力求简化，220kv以下输配电网不超过4级电压。根据计算，110/35/10kv供电系统比110/10kv供电系统建设费用和年运行费用均要高8%-10%,因此国内很多城市决定在城区逐步取消35kv电压。当必须保留35kv电网时，可结

3、合城市总体规划在一定区域内（最好是220kv变电站附近）对35kv用户集中供电。城区内原则上不选用110/35/10kv三卷变。在110kv网络上可采用双t接（即二线二变）方式，分别由不同的220kv变电站供电，其中一条线路采用放射形，另一条线路采用双端电源同时作为220kv变电站的联络线。一旦线路或主变故障，通过低压备投将负荷转移至另一条线路，保证对用户不中断供电。220kv变电站失电时可通过空出来的110kv线路送35kv及一部分110kv负荷。110kv线路截面应与当主变容量相适应，当采用40mva主变时，110kv线路应选择240mm2架空线或400mm2电缆。1.2 变电站现状与发展

4、国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。尤其是近两、三年来，由于电力负荷增长迅猛，而发电装机容量和输配电能力不足，造成全国近20个省市电力供应紧张，部分省市出现限电拉闸 1。与此同时，随着电力市场的开放，电力用户对电能质量的要求也在提高；电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。我国常规城网变电站的主要问题是设备陈旧、占地面积大，与现代化的城市建设不相适应。为了改变这种面貌，城网变电站已向小型化发展，开始采用全封闭组合电器，即gis成套设备。全封闭组合电器（gis）就是由于sf6气体的出现而发展的一种新型高压成套设备。它包括断路器、隔离开关、接地

5、开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管或电缆终端。这些设备按变电站主接线的要求，依次连接组合成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以sf6气体，作为绝缘和灭弧介质，称之为sf6气体绝缘变电站，简称gis。目前gis的发展趋向，是将变压器一、二次开关全部合为一体，成为气体绝缘组合的供电系统，今后其将向小型化、智能化、免维护、易施工的方向发展。1. 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500kv的变电站，称为枢纽变电站。全站停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2. 中间变电站高压侧以交换潮流为主，起系统交

6、换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kv，同时又降压供给当地用电。这样的变电站主要起中间环节的作用，所以叫做中间变电站。全站停电后，将引起区域网路解列。3. 地区变电站高压侧电压一般为110220kv，对地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。4. 终端变电站在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全站停电后，只是用户受到损失。1.3变电站所址选择原则选择工厂变、配点所的所址，应该根据下面的一些要求经技术、经济比较后确定。1. 所址应尽量靠近

7、负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。2. 进出线方便。3. 接近电源侧。4. 设备运输方便。5. 不应设在有剧烈振动或高温的场所。不应设在地势低洼和可能积水的场所。6. 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法原理时，不应设在污染源盛行风向的下侧。7. 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所向贴邻。8. 不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不宜设在有火灾危险环境的正下方或正上方。当与爆炸报或火灾危险环境的建筑物毗邻时，应符合现行国家标准的规定。9.高压配电所应尽量与邻近车间变电站或 有大量高压用电设备的房和健在一起.1.4 变电站的设计原

8、则与规范1.4.1设计原则1. 须遵守国家有关规程和标准，执行国家有关方针政策，包括节约能源等技术经济政策。2. 保证人身与设备的安全、供电可靠性、电能质量合格、技术先进和经济合理，积极慎重的采用新技术、选用新设备。3. 根据符合增长情况，做到远近期结合，以近期为主，适当考虑远期扩建的可能性。1.4.2变电站设计现行标准与规范1. 国标gb5060-92 3110kv高压配电装置设计规范：2. sdj2-79变电站设计技术规程3. 湘电科（1997）329号文关于湖南省电力工业局无人值班变电站设计技术规定的通知。1.5配备电源1. 电压：110kv 2. 电源1：来自地区变电站110kv母线，

9、发电量容量可视为无限大，地区变电站110kv母线最大短路容量2800mva，最小短路容量2000mva，距离本所65km；3. 电源2：来自地区变电站110kv母线，发电量容量可视为无限大，地区变电站110kv母线最大短路容量2550mva，最小短路容量1500mva，距离本所28km；4. 本所负荷年递增4，预计15年内不增容扩建。2 变电站电气主接线路的选择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重要环节。主接线的确定以电力系统整体主发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，

10、必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。电气主接线是发电厂、变电站中传递电能的通路。由变压器、母线、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、线路等一次设备和连接导线所组成。2.1 主接线的设计原则主接线的设计是一个综合性问题。其设计原则应以设计任务书为依据；以国家经济建设方针、政策及有关技术规范、规程为准则；结合工程具体特点，准确地掌握基础资料，如对给定电厂容量、机组台数、主要负荷性质和要求、接入系统情况以及燃料来源、供水、出灰、交通运输、气象、环境污染、开挖及回填土方量、居民搬迁等情况，均应全面综合分析，以确定建厂标准和主要技术标准。做到既要技术先进

11、，又要经济实用。主接线除满足上述基本要求外，还应考虑下列情况：1. 容量和台数变电站容量的确定是与国发经济发展计划、电力负荷增长速度、系统规模和电网结构有及备用容量等因素有关。最大单机容量的选择不宜大于系统总容量的810%。对形成中的电力系统且负荷增长较快时，可优先选用较大型的机组。负荷的发展和增长速度，受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。由工程概率和数理统计得知，负荷在一定阶段内的自然增长率是按指数规律变化的。即l=l0emx式中 l0 初期负荷（mw）；x 年数，一般按510年规划考虑；m 年负荷增长率，由概率统计确定。为使生产管理以及运行、检修方便，一个发电厂内机组容量等级以不超

12、过两种为宜；台数最好不要超过六台。同容量机组应尽量选用同一型式。2. 电压等级及接入系统方式大中型发电厂的电压等级不宜多于三级.一般设置升高电压一级到两级,发电机电压一级。馈线可以采用电缆或架空输电线。从投资考虑,35kv以上出线大多采用架空线路。出线数及其输送容量还与负荷的性质和大小、在系统中的作用、地理位置以及输送距离等有关。这些线路的供电要求，直接影响主系统设计。例如，如果与系统的连接只是输送本厂剩余功率，容量不大，可采用单线弱联系。在可靠性要求较高且输送容量又大时，则采用双回路或环网等强联系形式，分别接于两段母线上。3. 其他因素的影响有些因素，诸如主机和主要设备的生产及货源供应、技术

13、参数、气象、地质、交通等，都直接影响着主接线设计和配电装置的实现，均应给以综合考虑。2.2 主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项要求。1. 可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。用很多办法都可以达到电力装置的工作可靠。例如，可将电力装置分成几部分，正常时并联工作，当电力装置的一部分发生事故时，它就自动地被除数切断，而电力装置的所有其余未损坏的部分仍保持工作。为了使装置可靠，接线图应力求简单清晰。电器是电力装置中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免引起事故。2. 灵活性主接线应满足在调度、检修、及扩建时的灵活性。灵活就是利用最

14、少的切换，能适应不同的运行方式，例如负荷不均衡时，能自由切除需要的变压器，而在最大负荷时，又能方便地投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。3. 经济性主接线在满足可靠性和灵活性要求的前提下做到经济合理。1) 投资少2) 占地面积小3) 电能损失少此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电站接入系统的电压等级一般不超过两种。2.3 电气主接线设计的一般步骤主接线设计是一项繁琐而复杂的工作，影响因素较多且相互制约，往往要多次反复修正，最后才能完成。一般设计步骤如下：1. 对设计依据和基础资料进行综合分析；2. 选择发电机容量和台数，拟定可能采用的主

15、接线形式；3. 确定主变压器的容量和台数；4. 厂用电源的引接；5. 论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施；6. 对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。2.4 主接线的基本接线形式电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体。在进出线数较多时（一般超过4回），为便于电能的汇聚和分配，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。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，故亦可采用无母线接线形式。现以单母线接线形式来说明主接线的作用、特点和设备配置原则。然后，介绍其他基本接线形式的特点，为设计和评价主接线提供必要

16、的基础。1. 10110kv高压配电装置的接线分为：1) 有汇流母线的接线。单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。2) 无汇流母线的接线。变压器线路单元拉线、桥形接线、角形接线等。2. 10110kv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出线回路数的多少，有一个大致的适用范围。1) 单母线接线(图3-1) 优点：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。 缺点：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，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

17、离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：610kv配电装置的出线回路数不超过5回3563kv配电装置的出线回路数不超过3回110220kv配电装置的出线回路数不超过2回 图3-1 单母线接线2)单母线分段接线(图3-2) 优点：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：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。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时

18、需向两个方向均衡扩建。 适用范围：610kv配电装置的出线回路数为6回及以上时。3563kv配电装置的出线回路数为48回时。110220kv配电装置的出线回路数为34回时。图3-2 单母线分段接线3）双母线接线(图3-3)双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，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，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。 优点：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。调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组

19、母线上，有灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。 缺点：增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围：当出线回路数或母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电

20、、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度以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：610kv配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。3563kv配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。110220kv配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110220kv配电装置,在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。图3-3 双母线接线4）双母线分段接线(图3-4)当220kv进出回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是： 当进出线回路数为1014回时，在一组母线上用断路器分段。 当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。

21、 在双母线分段拉线中，均装设两台母线联兼旁路断路器。 为了限制220kv母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需用将母线分段。图3-4 双母线分段接线2) 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，在进出线断路器检修时(包括其保护装置的检修和调试)，不中断对用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。旁路母线的三种接线方式 有专用旁路断路器 母线断路器兼作旁路断路器 分段断路器兼作旁路断路器综合上述110kv电压等级以及安全、负荷、经济等各方面考虑，采用单母线接线，但为了方便检修及以后的扩建，则用隔离开关分段。35kv电压等级都为单回线路，考虑今后的扩建，接线方

22、式选择单母线分段带旁路母线接线方式。10kv电压等级采用单母线分段。3 基于主变的选择因素3.1 各组负荷计算3.1.1负荷计算公式1.计算负荷定义计算负荷即半小时最大负荷。其用途是：作为按发热条件选择变压器、开关电器和导线、电缆截面以及确定补偿容量之用。2.计算负荷的方法：1) 需要（用）系数法：当用电设备台数较多，各台设备容量相差不大悬殊时，宜于使用。2) 二项式法：当用电设备台数较少，有的设备相差悬殊时，宜于使用。3) 单位产品耗电量法：在估算负荷时用。4) 单位面积耗电量法：在各类建筑初设中估算照明负荷用。5) 典型调查及实测法：对新工艺或具有特殊使用要求的用户采用。 本站设计宜于采用

23、需要系数法计算。3.按需用系数法确定计算负荷的公式已知三相用电设备组的设备容量及功率因数，求计算负荷：1) 有功功率 (kw) p30=kdpe2) 无功功率（kvar） q30=p30tg3) 视在功率 （kva） s30=p30/cos4) 电流 （a） i=s30/3ue已求出各设备组的有功无功负荷后，求总的计算负荷：1) 有功功率 (kw) p30=kpp30i2) 无功功率 (kvar) q30=pqq30i3) 视在功率 (kva) s30=(p302+q302)4) 电流 （a） i30=s30/3ue 3.1.2负荷统计资料逐项计算：10kv负载1车间p30=kdpe9500.

24、38=361 kwq30=p30tg=3611.27=458.47 kvar s30=p30/cos=361/0.62=582.26 kvai=s30/3ue =582.26/(310)=33.62 a2车间p30=kdpe8500.62=527 kwq30=p30tg=5271.83=964.41 kvar s30=p30/cos=527/0.48=1097.91 kvai=s30/3ue =1097.91/(310)=63.39 a3车间p30=kdpe8500.47=399.5 kwq30=p30tg=399.52.16=862.92 kvar s30=p30/cos=399.5/0.4

25、2=951.19 kvai=s30/3ue =951.19/(310)=54.92 a4车间p30=kdpe10500.56=588kw/q30=p30tg=5880.86=505.68kvar s30=p30/cos=588/0.66=890.90kvai=s30/3ue =890.90/(310)=34.99 a5车间p30=kdpe6500.51=382.5kwq30=p30tg=382.51.33=508.73 kvar s30=p30/cos=382.5/0.6=637.5 kvai=s30/3ue =637.5 /(310)=51.43 a6车间p30=kdpe6000.41=24

26、6kwq30=p30tg=2461.33=328 kvar s30=p30/cos=246/0.6=410 kva i=s30/3ue =410/(310)=23.67 a 全站10kv负荷统计（补偿前）：p30=kpp30i =0.9(361+527+399.5+588+382.5+246)=2253.6 kwq30=pqq30i =0.9(458.47+964.41+862.92+505.68+508.73+328)=3264.94kvars30=(p302+q302)=2253.62+3265.392 =3967.55 kvai30=s30/3ue =3967.55/(310)=229.

27、07 acos1=p30/s30=2253.6/3967.55=0.57与其对应的tg1=1.4435kv负载1厂p30=kdpe20000.5=1000 kwq30=p30tg=10000.77=770 kvar s30=p30/cos=1000/0.9=1111 kva i=s30/3ue =1111/(310)=64.1 a2厂p30=kdpe30000.55=1650 kwq30=p30tg=16500.77=1270 kvar s30=p30/cos=1650/0.9=1883 kvai=s30/3ue =1883/(310)=108.7 a3厂p30=kdpe25000.6=150

28、0 kwq30=p30tg=15000.77=1155 kvar s30=p30/cos=1500/0.9=1666kvai=s30/3ue =1666/(310)=96.2 a4厂p30=kdpe40000.65=2600kwq30=p30tg=26000.77=2002kvar s30=p30/cos=2600/0.9=2889kvai=s30/3ue =2889/(310)=166.8a全站35kv负荷统计（补偿前）：p30=kpp30i =0.9(1000+1650+1500+2600)=6075 kwq30=pqq30i =0.9(770+1270+1155+2002)=5197kv

29、ars30=(p302+q302)=7994.63 kvai30=s30/3ue =7994.63/(310)=461.58 acos1=p30/s30=6075/7994.63=0.76与其对应的tg1=0.853.2 无功补偿3.2.1无功功率补偿的必要性变电站的功率因数低，将造成以下影响：1.降低了变电、输配电设施的供电能力：2.使网络功率损耗及电能损耗增加（网络的电能损耗与功率因数的平方成反比）：3.功率因数愈低，线路中的电压损失也愈大，使用电设备的运行条件恶化。因此，原水电部供用电规则规定，用户必须提高功率因数，高压用户必须保证功率因数在0.9以上。提高功率因数的方法就是进行无功补偿

30、。因此说，无功补偿是保证电力系统安全经济运行不可或缺的措施。现阶段，电力系统补偿无功一般采用静补方法。3.2.2无功补偿功率计算：采用静电补偿时，其补偿容量qc计算式如下：qc=p30(tg1-tg2)tg1与tg2分别为补偿前与补偿后功率因数角的正切值。在本站，前面已计算出：1) 10kv负载补偿前：cos1= 0.57 tg1=1.44选取补偿后功率因数为0.95,即cos2=0.95将cos2=0.95代入公式，得tg2=0.33那么，本站的应补偿的无功容量为：qc=p30(tg1-tg2)2253.6（1+0.04）15（1.44-0.33）=4505.04 kvar2) 35kv负载

31、补偿前：cos1= 0.76 tg1=0.85选取补偿后功率因数为0.95,即cos2=0.95将cos2=0.95代入公式，得tg2=0.33那么，本站的应补偿的无功容量为：qc=p30(tg1-tg2)6075（1+0.04）15（0.85-0.33）=5689.18 kvar3.2.3无功补偿设备选择：目前，大多数变电站选择的是无功补偿装置是以并联电容器作为无功补偿元件组合起来的一种成套装置。对于本站，电容补偿成套的容量可选择12000kvar（标准容量）。可取用tbb10-3000 t并联电容器成套装置。4 主变压器的选择以及短路计算确定主变压器容量和台数，对变电站的运行、设备投资以及

32、发电机侧和升高电压侧的接线形式都有影响，是选择电气主接线中极为重要的一个环节。同时变压器是比较可靠的电气元件，发生事故的机率很小，但它在电能生产和输送过程中一旦发生事故，其严重性和影响面都是很大的，必须给以足够的重视。4.1 变电站主变压器容量的选择1. 变压器容量一般按变电站建成后515年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。2. 根据变电站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站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当

33、一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。3. 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。4.2 变电站变压器台数的选择1. 当变电所有大量一、二级负荷时、必须装设两台主变压器。2. 当季节性负荷变化较大，宜于采取经济运行方式时，可装设两台主变压器。3. 三级负荷变电所一般只装一台主变压器，但集中负荷较大时，可装设两台主变压器。4. 根据负荷发展远景，可以当前只用一台主变压器，但变电所按以后装设两台变压器来设定。4.3 变电站变压器型式的选择4.3.1 相数的选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条

34、件等因素。特别是大型变压器，尤其需要考查其运输可能性，保证运输尺寸不超过隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力。选择主变压器的相数时，需考虑如下原则：1. 当不受运输条件限制时，在330kv及以下变电站，均应选用三相变压器。2. 对于500kv变电站，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建站初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全站停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成全站停电。因此，要经过技术经济论证，来确定选用单相变压器还是三相

35、变压器。4.3.2 备用相设置原则对500kv变电站的单相变压器组，应考虑一台变压器故障或停电检修时，对供电及系统工频过电压的影响，经技术经济论证后确定是否装设备用相。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采种采用隔离开关和切换母线与工作相相连接，可根据备用相在替代工作相的投入过程中，是否允许较长时间停电和变电站的布置条件等工程具体情况确定之。4.3.3 变电站主变压器绕组的选择1. 绕组的数量在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器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，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压

36、器宜采用三绕组变压器。对深入引进至负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。2. 绕组连接方式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。电力系统采用的绕组连接方式只有和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kv及以上电压，变压器绕组都采用连接；35kv也采用连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kv以下电压，变压器绕组都采用连接。由于35kv采用连接方式，与220、110kv系统的线电压相角移为0度（相位12点），这样当电压毕业220/110/35kv，高、中压为自耦连接时，变压器的第三绕组

37、连接方式就不能用三角形连接，否则就不能与现有35kv系统并网。因而就出现所谓三个成两个绕组全星形接线的变压器，全国投运这类变压器的4050台。4.4 主变压器阻抗的选择1. 阻抗选择原则变压器的阻抗实质就是绕组间漏抗。阻抗的大小主要决定于变压器的结构和采用的材料。当变压器的电压比和结构、形式、材料确定之后，其阻抗大小一般和变压器容量关系不大。从电力系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又会使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难；另外阻抗的大小还要考虑变压器并联运行的要求。主变压器阻抗的选择要考虑如下原则：1) 各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、

38、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的高压手段和并联运行等方面进行综合考虑；并应以对工程起决定性作用的因素来确定。2) 对双绕组普通变压器，一般按标准规定值选择。3) 对三绕组的变通型和自耦型变压器，其最大阻抗是放在高、中压侧还是高、低压侧，必须按上述第（1）条原则来确定。目前国内生产的变压器有“升压型”和“降压型”两种结构：“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以高、中压侧阻抗最大；“降压型”的的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。根据以上选择要求，此主变压器可选择容量为40mva，台数为两台的，型号为ssz9-20000/110型主变压器。其

39、性能参数为:额定电压： 一次：110kv： 11081.25%二次：35kv： 35+3510%二次：10kv： 10+105%接线组别:yynodll短路阻抗:uk12%=10.6 uk13%=17.82 uk23%=6.294.5 短路选择电力系统的设计和运行，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。多年运行以验表明，这些故障多数是由短路引起的。4.5.1 短路的定义及其种类所谓短路,就是相与相之间通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接。在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相或多相接地（或接中性线）。三相系统中短路的基本类型有

40、：三相短路、两相短路、单相接地短路（单相短路）和两相接地短路。其中三相短路称为对称短路,因为此时三相电流和电压同正常情况一样，仍然是对称的（短路回路的三相阻抗相等），只是电流增大，电压降低而已。电流和电压之间的相位差一般也较正常时增大。上述几种基本类型的短路，除三相短路外，其他的都是不对称短路。由于工业企业的高压供电系统一般为中性点不接地或经熄弧线圈接地的小电流接地系统，单相接地电流很小。为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置,需要计算三相短路电流；在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值；校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电流、稳

41、态短路电流,短路容量；但对瞬时动作的低压自动空气开关，则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。4.5.2 产生短路的原因产生短路的主要原因是电气设备截流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏多是由于未及明发现和消除设备的缺陷，以及设计、安装和运行维护不良所致。如过电压、设备直接遭受雷击、绝缘材料陈旧和机械损伤等原因就常使绝缘损坏。电力系统的其他某些故障也可能导致。4.5.3 短路计算的目的和基本假设条件短路电流计算目的1. 电气主接线方案的比较和选择；2. 继电保护装置的选择和整定计算；3. 接地装置的设计；4. 系统运行和故障情况的分析等。选择电气设备时，只需近似计算出通过所选择设备的可能最大三相短路电

42、流值。设计电保护和系统故障分析时，要对各种短路情况下，各支中的电流和各点电压进行计算。在现代电力系统的实际情况下，要进行极准确的短路计算是相当复杂的，同时， 对解决大部分实际工程问题，并不要求极准确的计算结果。为了简化和便于计算，实用中我采用近似计算方法。4.5.4 短路电流实用计算的基本假设条件系统在正常工作时三相是对称的。电力系统各元件的磁路不饱和,即各元件的电抗值与电流大小无关,所以在计算中可以应用迭加原理。电力系统各元件的电阻，一般在高压电路计算中，都略去不计，但在计算短路电流的衰减时间常数时应计及电阻作用；此外，在计算低压网络的短路电流时，也应计及元件电阻，但可以不计算复阻抗，而用阻

43、抗的绝对值。1. 输电线路的电容忽略不计。2. 变压器的励磁电流略去不计，相当于励磁阻抗回路断开，这样可以简化变压器的等值电路。3. 电力系统中所有发电机电势的相位在短路过程中都相同，频率与正常工作时相等，不考虑短路过程中发电机转子之间摇摆现象对短电流的影响。实际上，当发生短路时，由于短路前后电路的阻抗突然变化，和发电机输出的电磁功率也随之变化，从而引起与输入的机械功率不平衡。有些发电机的转子将加速，频率升高；有些发电机的转子将减速，频率降低；并使各发电机电势间的相位差加大，它们之间的电流交换也随之增大，使电力系统电压下降，导致所供短路电流减少。现假设所有发电机的相位和频率都相同，发电机间几乎

44、没有电流交换，故实用计算法所得短路电流要比实际值大。短路电流计算的大体步骤是这样的，首先根据已知条件和计算目的拟定计算电路图，作出等值电路图，然后化简电路，最后计算短路电流。在高压电路的短路计算中，一般采用标幺制，这样可使计算简便，尤其在有多级电压网络的计算中，具有更大的方便性。按精确计算方法计算网络元件参数1) 有名制计算.按变压器的实际变化比，将网络元件参数归算至基本级的有名值。在实际中往往取最高电压级为基本级。2) 标幺制计算.先按变压器的实际变比，将网络元件参数化为标幺值。然后作出等值网络图，并进行简化，且将计算的元件参数标于图中。4.5.5短路电流的计算1.绘制计算电路 k sl9-

45、1000 k-1 lgj-400 75km 系统 smax2800mva k-2smin2000mva 图4-1 短路计算电路 k sl9-1000 k-1 lgj-400 30km 系统 smax550mva k-2smin1500mva 图4-2 短路计算电路2.确定基准值：设sd=100mva，ud=uc即高压侧ud=1.05110kv，低压侧ud1= 1.0535kv，ud2=1.0510kv则id=sd/30.5ud1=100/1.732115.5=0.5ka id1=sd/30.5ud2=100/1.73236.75=1.57kaid2=sd/30.5ud3=100/1.73210

46、.5=5.5ka3.计算短路系统电路中各元件的电控标幺值电源一：1) 电力系统:x1m*=100mva/2800mva=0.04 ；x1m*=100mva/2000mva=0.05 ；2) 架空线路: 查表得0=0.32/km，而线路长65km,故x1*=(0.3265) 100mva/(115.5kv)2=0.163) 电力变压器：查表知uk1%= 10.5%，uk2%=17%x2*=10.5/100100mva/25000kva=0.42x3*=17/100100mva/25000kva=0.68计算k点(110kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标幺值xmk*=x

47、m*+x1*=0.04+0.16=0.2xmk*=xm*+x1*=0.05+0.16=0.212) 三相短路电流周期分量有效值imk(3)=id/ xmk*=0.5ka/0.2=2.5kaimk(3)=id/ xmk*=0.5ka/0.21=2.38ka3) 其他短路电流imk(3)=2.5kaishm=2.55im (3)=2.552.5ka =6.38kaishm（3）=1.51im (3)=1.512.5ka=3.78kaimk(3)= 2.38kaishm=2.55im (3)=2.552.38ka =6.07kaishm（3）=1.51im (3)=1.512.38ka=3.6ka4

48、) 相短路容量skm(3)=sd/ xmk*=100mva/0.2=500mvaskm(3)=sd/ xmk*=100mva/0.21=476.19mva计算k-1点(35kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值xm(k-1)*= x*+ x1*+ x2*0.04+0.16+0.42=0.62xm(k-1)*=x*+ x1*+ x2*0.05+0.16+0.42=0.632)三相短路电流周期分量有效值i mk-1 (3)=id1/ xm(k-1)*1.57ka0.622.53kai mk-1 (3)=id1/ xm(k-1)*1.57ka0.632.49ka3)其它短路

49、电流imk(3)=2.53kaishm=2.55im (3)=2.552.53ka =6.45kaishm（3）=1.51im (3)=1.512.53ka=3.82kaimk(3)= 2.49kaishm=2.55im (3)=2.552.49ka =6.35kaishm（3）=1.51im (3)=1.512.49ka=3.76ka4)三相短路容量smk-1(3)=sd/xm(k-1)*=100mva/0.62=161.29mvasmk-1(3)=sd/xm(k-1)*=100mva/0.63=158.73mva计算k-2点(10kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1)总电抗标

50、幺值xm(k-2)*= x*+x1*+ x3*0.04+0.16+0.68=0.88xm(k-2)*=x*+x1*+ x3*0.05+0.16+0.68=0.892)三相短路电流周期分量有效值i mk-2 (3)=id2/ xm(k-2)*5.5ka0.886.25kai mk-2 (3)=id2/ xm(k-2)*5.5ka0.896.18ka3)其它短路电流imk(3)=6.25kaishm=2.55im (3)=2.556.25ka =15.94kaishm（3）=1.51im (3)=1.516.25ka=9.44kaimk(3)= 6.18kaishm=2.55im (3)=2.55

51、6.18ka =15.76kaishm（3）=1.51im (3)=1.516.18ka=9.33ka4).三相短路容量smk-2(3)=sd/xm(k-1)*=100mva/0.88=113.64mvasmk-2(3)=sd/xm(k-1)*=100mva/0.89=112.36mva电源二:1)电力系统x1m*=100mva/2550mva=0.04x1m*=100mva/1500mva=0.072)架空线路: 查表得0=0.32/km，而线路长28km,故x4*=(0.3228) 100mva/(115.5kv)2=0.073)电力变压器：查表知uk1%= 10.5%，uk2%=17%x

52、2*=10.5/100100mva/25000kva=0.42x3*=17/100100mva/25000kva=0.68计算k点(110kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值xmk*=xm*+x4*=0.04+0.07=0.11xmk*=xm*+x4*=0.07+0.07=0.142)短路三相电流周期分量有效值imk(3)=id/ xmk*=0.5ka/0.11=4.55kaimk(3)=id/ xmk*=0.5ka/0.14=3.57ka3)其他短路电流imk(3)=4.55kaishm=2.55im (3)=2.554.55ka =11.6kaishm（3）=1

53、.51im (3)=1.514.55ka=6.87kaimk(3)= 3.57kaishm=2.55im (3)=2.553.57ka =9.1kaishm（3）=1.51im (3)=1.513.57ka=5.39ka4)三相短路容量skm(3)=sd/ xmk*=100mva/0.11=909.1mvaskm(3)=sd/ xmk*=100mva/0.14=714.29mva计算k-1点(35kv侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值xm(k-1)*= x*+ x4*+ x2*0.04+0.07+0.420.53xm(k-1)*=x*+ x4*+ x2*0.07+0.

54、07+0.420.562)三相短路电流周期分量有效值i mk-1 (3)=id1/ xm(k-1)*1.57ka0.532.96kai mk-1 (3)=id1/ xm(k-1)*1.57ka0.562.8ka3)其它短路电流imk(3)=2.96kaishm=2.55im (3)=2.552.96ka =7.55kaishm（3）=1.51im (3)=1.512.96ka=4.47kaimk(3)= 2.8kaishm=2.55im (3)=2.552.8ka =7.14kaishm（3）=1.51im (3)=1.512.8ka=4.23ka4)三相短路容量smk-1(3)=sd/xm(k-1)*=100mva/0.53=188.6