330KV枢纽变电站设计

1、毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题题 目：目： 330KV 枢纽变电站设计枢纽变电站设计 学学 院：院： 电子信息学院电子信息学院 专业班级：专业班级：06 级电气工程及其自动化级电气工程及其自动化 2 班班 指导教师：指导教师： 职称：职称： 讲师讲师 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 摘 要 本设计主要介绍了 330KV 枢纽变电站的整个设计过程，原则和方法。 关于主变压器和主接线部分的内容是基础部分，主要介绍了主接线的形式，综合 介绍了各种接线方式的特点，各自的优缺点及变压器的原则原则等，根据任务书要求 最终选择满足设计任务的主接线方案。短路电流是非常重要的部分，它主要介绍了短 路

2、计算的目的，原则，方法和具体的数据信息等，为设计中需要的高压电气设备的选 择、整定、校验等方面做准备。电气设备的选择及校验主要是录用对称短路的计算结 果进行高压电气设备（断路器、隔离开关）的校验。以及继电保护中配置的选择、整 定和校验的原则、方法等。 关键词：主变压器、电气主接线、短路计算、继电保护 ABSTRACTABSTRACT This design introduces a 330KV substation hubs throughout the design process, principles and methods. Transformers and wiring in the

3、 Main part of the main part of the content is the foundation, introduces the main connection in the form of an overview of the characteristics of different connection methods, their advantages and disadvantages and the principle of the transformer principle, according to mandate of the book chose to

4、 meet the design requirements The main task of wiring options. Short-circuit current is a very important part, which introduces the purpose of calculating short-circuit, principles, methods and specific data information for the design needs of the choice of high voltage electrical equipment, setting

5、, checking and so to prepare. Selection and verification of electrical equipment is mainly employed symmetrical short-circuit calculations for high-voltage electrical equipment (circuit breaker, disconnecting switch) validation. And protection of power configuration options, setting and calibration

6、principles and methods. KEYKEY WORDSWORDS: main transformer, main electrical wiring, relay, setting and calibration 目 录 前 言.1 第 1 章 绪论.2 1.1 设计的技术基础和前提.2 1.2 现行变电站设计的基本思路.4 1.3 主要设计原则.4 第 2 章 主变压器及电气主接线的选择.6 2.1 主变压器的选择.6 2.1.1 主变压器型式及范围.6 2.1.2 变压器型号的表示含义.8 2.2 电气主接线的选择.9 2.2.1 电气主接线概念.9 2.2.2 电气主接

7、线的基本要求.9 2.2.3 设计步骤和内容如下.10 2.2.4 所选电气主接线.11 2.3 无功补偿.15 第 3 章 短路电流计算.17 3.1 短路电流计算.17 3.2 短路电流和短路容量.17 3.3 短路电流将引起下列严重后果.17 3.4 限制短路电流的措施.18 3.5 短路电流计算的目的和条件.19 3.6 计算过程.20 第 4 章 电气设备的选择.28 4.1 电气设备选择的一般原则.28 4.2 电气设备的选择.32 4.2.1 高压断路器的选择.32 4.2.2 隔离开关的选择.37 4.2.3 电流互感器的配置和选择.41 4.2.4 电压互感器的配置和选择.4

8、6 4.2.5 各级电压母线的选择.49 4.2.6 绝缘子和穿墙套管的选择.52 第 5 章 变电站继电保护.53 5.1 330kV 配电装置 .53 5.2 电气总平面布置方案.53 5.3 继电保护及微机监控系统.54 5.3.1 概述.54 5.3.2 总的技术要求.57 5.3.3 继电保护配置方案.58 第 6 章 绝缘配合、过电压保护及接地.61 6.1 避雷器的配置.61 6.2 避雷器的选择.61 6.3 电气设备的绝缘配合.61 6.3.1 330kV 电气设备的绝缘配合.61 6.3.2 110kV 绝缘配合.62 6.3.3 35kV 绝缘配合.64 6.4 电气设备

9、外绝缘及绝缘子串泄漏距离的确定.64 6.5 接地.65 工作总结.66 致 谢.67 参考文献.68 附 录.69 附图一 330kV 设备选型 .70 附图二 110kV 设备选型 .71 附图三 35kV 设备选型 .72 附图四 电气主接线.73 前 言 我国是世界能源消耗大国，煤炭消费总量居世界第一位，电力消费总量居世界第 二位，但一次能源分布和生产力发展水平却很不均匀。水能、煤炭主要分布在西部和 北部，能源和电力需求主要集中在东部和中部经济发达地区。这种能源分布与消费的 不平衡状况，决定了能源必须在全国范围内优化配置，必须以大煤电基地、大水电基 地为依托。实现煤电就地转换和水电大规

10、模开发。而变电站担负着从电力系统受电， 经过变压，然后分配电能的任务，是输送和分配电能的中转站，是供电系统的枢纽， 在全国电网中占有特殊重要的位置。 本 330kV 变电站设计对变电站内最重要的电气设备如主变压器、导线、电气设备 等元器件，进行了比较和选择，在配电装置上采用当今较先进的 GIS 设备。主变压器 最终为 2 台，追求设备寿命期内最优的经济效益。站内主接线分为 330kV、110 kV、 和 35 kV 三个电压等级。各个电压等级分别采用断路器接线、双母线和双母线的接 2 1 1 线方式。电气主接线是发电厂和变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全 站电气设备的选择、配电装置

11、的布置、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。在短路电流方面，讲述了短路电流的危害以及三个电压等 级处短路电流的计算。电气设备的选择以各种元器件如何选择参数为主，因为只要确 定了器件的参数就能十分容易的根据电力手册查出元件型号。最后，还对导线截面的 确定以及导线截面积的校验方法进行说明。在绝缘配合、过电压保护及接地等方面也 进行了简单的设计，使变电站电气一次部分基本完成。 第 1 章 绪论 1.1 设计的技术基础和前提 自 20 世纪 70 年代 330kV 电网在我国西北地区出现自今，330kV 电网已经成为我 国西北地区的主力电网。截至 2004 年底，全国共投

12、运 330kV 线路 115 条，总长度约为 1070km，全网共有 330kV 降压变电站 52 座，主变压器总容量 20640MVA。330kV 变 电站设计也相应经历了初期阶段、成长阶段和成熟阶段。 330kV 电网建设初期，由于出线回路少，330kV 电气主接线大多才用角形接线， 后来还有变压器母线接线、双母线带旁路，发展到现在很普遍的一个半断路器接 线，随着 330kV 电网成长为西北部骨干网架，330kV 变电站的建设基本上都采用一个 半断路器接线。 110kV 电气主接线：初期一般为双母线带旁路接线，2000 年以后设计的变电站基 本取消旁路母线。 配电装置布置及母线选型：初期有

13、角形立环式布置、双母线带旁路布置。到后来 绝大多数采用一个半断路器中型三列式布置。初期 330kV 变电站大部分采用软母线， 还有支持式扩径导线，20 世纪 90 年代后，大部分采用悬挂软导线。对于 110kV 配电 装置，早期大部分是屋外软母线中型配电装置，中型布置单列式和双列式都用应用。 在后期，屋外半高型软母线单列布置也得到了广泛应用，也有部分地区采用支持式管 母线、户内装配式、户内 GIS 等多种配电装置。 总平面布置：从开始的一字型立环式布置开始也经历了很多演变，20 世纪 80 年代 开始基本上一直采用 330kV 配电装置、主变压器及抵低压无功补偿区和 110kV 配电装 置的三

14、列式布置，所区占地面积也有很大的下降。 主变压器形式：主变压器均采用三相式变压器。 330kV 的断路器型式：初期建设的变电站大多采用柱式断路器、空气断路器等， 20 世纪开始 80 年代开始采用了进口、合资柱式、国产罐式断路器。近期建设的变电站 大部分采用瓷柱式断路器、罐式断路器，个别站采用 GIS 型式的设备。 微机监控系统：20 世纪 90 年代新设计的变电站微机监控系统都是双机系统，分层 分布式控制，这已是定居。而早期投运的微机监测也已先后完成升级改造。 新技术应用：高抗抽水节能、调相机、三项式主变压器、串联电容补偿在以往的 工程中已经得到应用；而大容量变压器、高开断水平断路器等将仍是

15、新技术应用的主 流。 从 20 世纪 90 年代中后期开始，330kV 变电站设计较初期阶段也发生了较大的变 化，尤其是电力系统规划设计总院组织进行的 2000 年示范送点变电工程设计革命，对 330kV 变电站设计产生了深远的影响。示范变电站设计的成果及其应用和发展基本上 代表了 330kV 变电站的设计现状，示范变电站设计的成果已经广泛用于近年来的工程 建设当中，变电站设计已经相当成熟。 当时示范变电站设计的总体思路是：与国际国内电力体制改革趋势相适应，与国 际科技发展水平相一致，与可持续发展思路相吻合；依靠科技进步，缩小与世界先进 水平差距，使设计方案更紧凑、更集约、更高效；在安全可靠前

16、提下，突出体现经济 性，合理性，先进性。 电气主接线：一个半断路器接线仍是 330kV 的主要推荐接线，具体工程也可因地 制宜的采用技术经济合理的其他方案，如出线双断路器、变压器母线组接线等。 配电装置：示范变电站设计对配电装置和设备选型进行了深入研究，在安全可靠 的前提下尽量压缩配电装置的尺寸。 计算机监控系统：2000 年示范变电站设计对监控系统配置方案、常规控制与计算 机监控系统的技术经济比较、二次设备分散布置、保护继电器小室抗干扰措施等方面 进行了深入的研究。 330kV 变电站设计发展到今天，电气主接线、配电装置布置优化和母线选型、电 气总平面布置的协调紧凑、计算机监控系统等方面已经

17、发展的相当成熟，今后设计的 发展趋势在以下几个方面： 从未来的变电站的发展趋势来讲，采用集成智能化电力设备，由于控制、保护、 通信等微电子设备与高电压大电流主设备安装于一体，因此满足电磁兼容性要求将成 为重要的技术关键。在布置方面，建设与环境协调友好的变电站将变得越来越重要， 控制变电站噪声、电磁干扰及减少变电站对周围景观的影响也会日益受到重视。 主变压器方面继续采用三相变压器。 断路器的选型：目前和将来很长一段时间内，瓷柱式断路器、罐式断路器、 HGIS、GIS、仍是主要的断路器型式。随着国家经济实力的提升，用户对供电安全性 和可靠性要求日益提高，国家对环保的高度重视和土地使用政策的日趋严格

18、，设计必 须着重考虑选用安全性和可靠性高、节约占地、适于紧凑化布置和造价比较合理的断 路器型式。 布置方面，一方面，按工程主接线、进出条件和规划，充分吸取以往变电站的设 计经验，因地制宜的优化配电装置；另一方面，根据工程选站的结论和电气配电装置 的选型，结合站址的环境、地理位置、交通等条件，充分比较并优化总布置方案，从 而做到布局合理、出线顺畅、节约占地、减少土方、减少拆迁、与环境协调等等。 综上所述，330kV 变电站设计发展过程、现状及发展趋势将是 330kV 变电站设计 原则确定的重要参考依据。变电工程设计的发展和成熟工程经验的积累构成了 330kV 变电站设计的技术基础和前提。 1.2

19、 现行变电站设计的基本思路 (1)设计模块的划分。模块化设计的设计思想是变电工程设计技术经验的总结和发 展。330kV 变电站总平面的布置形式是以 330kV 配电装置区、主变压器及低压无功补 偿设备区和 110kV 配电装置区等功能区构成的三列布置格局。这三个功能区即能相互 独立，又相互关联和制约，不仅构成了变电站总平面的基本模块，也构成模块化设计 的基本元素。其独立性是构成设计模块的基本条件，其关联性又形成了模块设计的互 相制约。变电工程的这一基本特征是开展模块化设计的基础和前提，也是确定设计模 块的基本原则。 从电气的一次布置和总平面布置区域划分的角度出发，330kV 配电装置区设计模

20、块、主变压器及低压无功补偿设备区设计模块和 110kV 配电装置区设计模块是变电工 程设计的三个基本模块。 (2)上述设计模块的基本定义。330kV 配电装置区设计模块是指进出线门形架为界、 以区域环形道路为平面分界的区域，内容包括配电装置设计、构支架结构设计、电缆 沟及地下设施设计、继电器小室布置及结构设计等内容。330kV 高压并联电抗器及其 回路内电气设备布置区也是该模块的设计内容，是一个子模块，本设计只做具体的模 块设计，在平面布置中假定安装于其中一回线路，在具体的工程设计中，应根据电力 系统条件接入不同线路时其布置位置需相对变化。 主变压器及其低压无功补偿设备区设计模块是指以主变压器

21、高中压侧引线构架为 界、以区域环形道路为平面分界的区域，内容包括主变压器安装及各侧引线设计、低 压无功补偿设备及配电装置设计等内容。 1.3 主要设计原则 变电站设计的原则是：安全可靠、技术领先、投资合理、标准统一、运行高效。 为此，在设计中，要注意处理和解决设计方案的统一性、适应性、灵活性、先进性、 可靠性和经济性及其相互之间的辩证统一关系。 统一性：建设标准统一，基建和生产运行的标准统一，外部形象风格要体现国家 标准。 适应性：设计要综合考虑各地区的实际情况，并能在一定的时间内，对不同规模、 型式、外部、典型设计模块间接口灵活，增减方便，组合型式多样，概算调整方便。 先进性：设计方案、设备

22、选型先进、合理，占地少、注重环保，变电站可比技术 经济指标先进。 可靠性：适当提高设备水平，保证变电站设备的可靠性，保证设备、各个模块和 模块并接后系统的可靠性，以确保设计方案的安全可靠性。 经济性：按照企业利益最大化原则，综合考虑工程初期投资和长期运行费用，追 求寿命期内最优的企业经济效益。 设计要树立全局意识、大局意识和企业意识，要坚持“基建为生产服务” 、 “以人 为本”和“可持续发展”的理念，当前的重点是“节约占地、节约投资、提高效率、 降低运营成本” 。具体设计要综合考虑“每个设备的合理性、每个布置的合理性、每项 改进的合理性、每个方案的合理性” 。 第 2 章 主变压器及电气主接线

23、的选择 2.1 主变压器的选择 2.1.1 主变压器型式及范围 (1)绕组数量的确定原则 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，但在变电站内需设无功补偿设备时，主变压器宜采 用三绕组变压器。 (2)主变压器台数的确定原则 对于大城市郊区的一次变电站在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设 两台变压器为宜。 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变 压器。 对于规划只装设两台变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。 由前设计说明可知、正常运行

24、时，变电站负荷由 330kV 系统供电，为提高负荷供 电可靠性，并考虑到现今社会用户需要的供电可靠性的要求更高，最终应采用三台容 量相同的变压器并联运行。 (3)变压器容量和型号确定 主变压器容量一般按变电站建成后 5-10 年规划负荷选择，并适当考虑到远期 10- 20 年的负荷发展，对于城市郊区变电站，主变压器应与城市规划相结合。 变电站主变压器的选择原则有以下几点： 在变电站中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电站，如只有一个电源进 线，可只装设一台主变压器；对于 330、550kV 变电站，经技术经济为合理时，可装设 3-4 台主变压器。 对于 330 kV 及以下的变电站，在设备运

25、输不受条件限制时，均采用三相变压器。 500 kV 变电站，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组， 以及是否设立备用的单相变压器。 装有两台及以上主变压器的变电站，其中一台事故停运后，其余主变压器的容 量应保证该所全部负荷的 70%到 80%，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。 具有三种电压等级的变电站，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的 15%以 上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。 110 kV 及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器， 当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流

26、情况，校验公 共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。 330 kV 变电站可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短 路电压)，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。 对于深入负荷中心的变电站，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变 压器。 (4)绕组连接方式的确定原则 我国 330kV 及以上电压、变压器都采用 Y。连接，110kV 采用 Y 连接，其中性点 经消弧线圈接地、35kV 以下电压变压器绕组都采用连接。 根据选择原则可确定所选择变压器绕组接线方式为 YY接线。 综上所述，并考虑到本次设计的三个电压等级，查 330kV 三相三绕

27、组电力变压器技术 时数据表，选择变压器的型号为 OSFPSZ10-/330，OSFPSZ10-/330，其参数见表 1-1,1-2. 表 1-1 主变压器 1 技术参数 项 目技 术 参 数备 注 主变压器型号 三相、三绕组、有载调压、油 浸、风冷、自耦电力变压器 OSFPSZ10-/330 额定容量240MVA 容量比240/240/72MVA 电压比345/121/38.5kV 短路阻抗Uk1-2%=10.5Uk1-3%=24Uk2-3%=13 电压比及短路阻抗应根 据实际工程选择 连接组别YNa0dll 调压方式有载调压 冷却方式ONAF 或 ODAF 中性点接地方式及绝缘 水平 直接接

28、地 高、中及中性点均副套管式电流互感器 表 1-2 主变压器 2 技术参数 项 目技 术 参 数备 注 主变压器型号 三相、三绕组、有载调压、油 浸、风冷、自耦电力变压器 OSFPSZ10-/330 额定容量360MVA 容量比360/360/90MVA 电压比345/121/38.5kV 短路阻抗 Uk1-2%=13 Uk1-3%=25 Uk2- 3%=10.5 电压比及短路阻抗应根 据实际工程选择 连接组别YNa0dll 调压方式有载调压 冷却方式ONAF 或 ODAF 中性点接地方式及绝缘 水平 直接接地 高、中及中性点均副套管式电流互感器 2.1.2 变压器型号的表示含义 根据我国电力

29、变压器国家标准，变压器型号由两部分组成：前一部分描述变压器 的类别、结构、特征和用途，有汉语拼音字母组成；后一部分描述变压器的容量（单 位为 kVA）和绕组的电压等级。例如：OSFPZ9- O自耦；S三相；F箱壳外冷却介质为风冷；P油循环方式为强迫循环；Z有 载调压 2.2 电气主接线的选择 2.2.1 电气主接线概念 电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路， 成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气系统。 主接线代表了发电厂或变电站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，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保

30、护、 自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。 2.2.2 电气主接线的基本要求 （1）可靠性 具体要求： 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 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 保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 尽量避免发电厂。变电所全部停运的可能性。 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 （2）灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷， 满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护

31、设备，进行安全检修而不 致影响电力网的运行和对用户的供电。 扩建时，可以容易的从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时 间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和 二次部分的改建工作量最少。 （3）经济性 投资省 a)主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器。避雷器等 一次设备。 b)要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。 c)要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。 d)如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV 及以下终端或分支变电所可采 用简易电器。 占地面积少 主接线要为配电装置布置创造条件

32、，尽量使占地面积减少。 电能损耗少 经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。 此外系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电 所接入系统的电压等级一般不超过两种。 电气主接线关系着全站电气设备的选择，配电装置的布置继电保护及自动装置 的确定，关系着电力系统的安全稳定，灵活和经济运行，是本次变电站设计中心的主 要环节，我们在电气主接线设计中，依据以下原则： 保证必要的供电可靠性和电能质量。 具有运行维护的灵活性和方便性，即要适应各种运行方式和检修维护方面的 要求，并能灵活地进行运行方式的转换。在操作时简便、安全，不易发生误操作。 在满足

33、可靠性、灵活性要求的前提下做好经济性。即投资省，电能损失小， 占地面积小。 保证电气主接线具有继续发展和扩建的可靠性。 2.2.3 设计步骤和内容如下 （1）对原始资料分析 工程情况，包括发电厂类型，设计规划容量，单机容量及台数，最大负荷 利用小时数及可能的运行方式等。 电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展规划（510 年） ，发电厂或 变电站在电力系统中的地位和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式 以及各级电压中性点接地方式等。 负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及 输送容量等。 环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰。污秽、风向、水文、地质、海 拔高度及地震

34、等因素，对电气主接线中电气设备的选择和配电装置的实施 均有影响。对此，应予以重视，对重型设备的运输条件亦应充分考虑。 设备供货情况。 （2）主接线方案的拟定与选择 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、 电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟定出若干个主接线方 案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保 留 23 个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。对于在系统 中占有重要地位的大容量发电厂或变电站主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较， 最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。 （3）

35、短路电流计算和主要电器选择 对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。 （4）绘制电气主接线图 对最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。 （5）编制工程概算 概算的编制以设计图纸为基础，以国家颁布的工程建设预算费用的构成及计算 标准 、 全国统一安装工程预算定额 、 电力工程概算指标以及其他有关文件和具 体规定为依据，并按国家定价与市场调整或浮动价格相结合的原则进行。概算的构成 主要有以下内容： 主要设备器材费，包括设备原价、主要材料费、设备运杂费、备品备件购置费， 生产器具购置费等。 安装工程费，包括直接费、间接费和施工机械使用费等。 其他费用。 2.2.4 所选电气主接

36、线 1) 330kV 主接线的选择 330KV 主接线的选择既考虑上述主要原则，同时结合国内长期运行的实践经验， 确定其主接线形式为 3/2 断路器接线，因为其具有很高的可靠性，且目前我国 330KV 及以上系统广泛采用，实践证明其有很高的可靠性和运行灵活性，且 330KV、SF6、DF 价格较高，分相式断路器占地面积较大，因此比双断路器接线有显著的经济性。 经技术经济比较采用一台半断路器的接线方式，为使母线潮流分布合理并在一串 支路切除时保持系统功率平衡，在接线上，在一串上接一条电源线和一条负荷线路， 并使靠近一组母线的支路送电与受电平衡，最终按 4 个完整串布置，二台主变分别引 接至两组母

37、线。该接线具有可靠性高，运行灵活，节省占地等优点。 2)110KV 主接线的选择 方案（一）: 采用单母线接线(图 2-2) 其优点：简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点是：（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短 路被消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。 （2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。 图 2-1 一个半短路器的接线 图 2-2 图 2-3 方案（二）: 桥形接线(图 2-3) 110kV 侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接 的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用内桥式线，这也有利

38、于以后变电站的扩 建。 优点是：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线 分段或双母线分接线。 缺点是：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。 方案（三）：双母线接线(图 2-4) 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 线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关 时只停该回路。 （2）调度灵活，当双母线的两组母线同时工作时，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。当母线联络断路器断开后，变电站负荷可同时接 在主母线或副母线上运行。 缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发

39、生误操作事故， 为了防止误操作隔离开关，需在隔离开关和断路器之间装设可靠的联锁装置，同时其 经济代价较高。 这种接线方式主要用于出线回路较多，供电可靠性要求较高的变电站中。 图 2-4 图 2-5 方案（四）：多角形接线 多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路的总数，断路器接成环形电路， 电源回路和出线回路都接在 2 台断路器之间，多角形接线的“角”数等于回路数，也 就等于断路器数。 多角形接线的优点： a)投资省，平均每回路只需装设一台断路器。 b)没有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，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。 c)接线车管闭合环形，在闭环运行时，可靠

40、性灵活性较高。 d)每回路有两台断路器供电，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只用，以减少误操作可能性。 e)占地面积小。多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线接地线的 40%，对地形狭窄地区和地下洞内布置较合适。 缺点： a)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，即进出线回路数要受到限制。 b)每一进出线回路都连接着两台断路器，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、双母线复杂。 c)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，由此需增设

41、发电机出口断路器，并增加了变压器空载 损耗。 适用范围：适用于最终进出线为 35 回的 110kV 及以上配电装置。不宜用于有在扩建 可能的发电厂、变电所中。 采用双母线接线，不带旁路母线，选择该主接线是因为：可以轮流检修母线， 而不中断对用户的供电。当一组母线故障时，仍然造成接于该组母线上的支路停电， 但可以迅速切换至另一组母线上恢复工作，从而减少停电时间。检修任一回路的母 线隔离开关时，只需断开该回路和与此隔离开关相连的母线，将其他所有回路部分换 到另一组母线上运行，该隔离开关可停电进行检修。检修任一出线断路器时，该支 路短时停电，在断路器两侧加上跨条后，将各支路倒控在一条母线上工作，利用

42、母联 断路器代替该出线断路器工作，使该回路不必长时间停电。在个别回路需要独立工 作或进行试验时，可将该回路分别单独接到一组母线上。双母线扩建方便，向双母 线左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均可分配 3)35kV 主接线的选择 35KV 共有 10 回出现，根据毕业设计指导资料P67 页，35KV 出线有 8 回及 以上时，宜采用双母线，单母分段或者双母线带旁路接线方法。比较以上三种接线， 双母线及双母线带旁路接线，供电可靠想高，任一回路开关故障或检修，或任一回线 故障或检修，都不影响用户用电，但是倒闸操作复杂，造价高，单母线分段接线，接 线简单，操作方便，便于扩建，在一定程度上也

43、能提高供电可靠性，但是当一段母线 上刀闸检修时，该段母线上的全部出线端都要长时停电，对于本所 35KV 出线用户均 为一级，为保证对这些重要用户得供电，采用双母线接线方式。 经过以上论证，决定采用双母线接线。 因此，330 千伏、110 千伏为直接接地系统，35 千伏为不接地系统。 2.3 无功补偿 （1）无功功率概念 无功功率：无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电 气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡 是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。无功功率决不是无用功 率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子

44、转动，从而带动机械运 动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功 率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功 率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。单位为乏（var） 或千乏(kvar)，分为感性无功功率和容性无功功率。 （2）无功补偿的总原则：全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡。改变以 往自上而下的补偿为自下而上的补偿，并根据国家及有关部门的规定，按以下原则进 行：电力用户补偿与供电企业补偿相结合，供电部门在电源点进行补偿与用户自身用 电设备进行补偿，两者实现理想配合。分散补偿与集中补偿相结合，以分散补

45、偿为主； 高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，实现区域电网内的无功分层、分压、 就地平衡。降损与调压相结合，以降损为主，坚持降损节能的原则。 （3）无功补偿的意义 补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数； 减少发,供电设备的设计容量,减少投资； 降低线损,由公式P%=(1-cos1/cos2) 100%得出，其中 cos1为补偿后的功 率因数,cos2为补偿前的功率因数则 cos1cos2,功率因数提高后,线损率也随之下降。 减少设计容量,减少投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影 响着供电企业的经济效益.所以,功率因数是考核经济效益的重要指标,规划、实施

46、无功补 偿势在必行. （4）装设无功补偿装置的原因 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无 功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正 常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压 就要下降，从而影响用电设备的正常运行。从发电机和高压输电线供给的无功功率， 远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率， 以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。 （5）无功补偿装置分类 并联电容器：只能向系统供应感性无功功率。优点：灵活控制系统电压，控制 系统稳定性。缺

47、点：调节精度差。 调相机：只能发无功功率的发电机。优点：调节精度好。缺点：调节速动慢， 产生高次谐波。 静止补偿器：优点；反应速度快。缺点：产生高次谐波。 调相机：优点：电压调节效应优。缺点：调节精度差，不灵活。 并联电抗器：对高压远距离输电线路可以提高输送能力，降低过电压。 第 3 章 短路电流计算 3.1 短路电流计算 短路电流计算中，容量和接线均按最终规模计算，短路种类按系统最大运行方式 下三相短路较验。本设计设备选择的短路电流是按变电所最终规模及 330 千伏、110 千伏系统阻抗进行计算的。 经短路电流计算，在 330 千伏变电所可能发生的各种短路类型中,330 千伏母线发 生三相对

48、称短路时，短路电流最大，110 千伏母线发生单相接地短路时，短路电流最大。 3.2 短路电流和短路容量 电力系统在运行中,相与相之间或相与地(或中性线)之间发生正常连接(短路)时流过 的电流叫短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相 对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称 短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的 电力网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的 90%。在中性点非直 接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回 路阻抗的减小以及突然短路时的暂态

49、过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过 回路的额定电流许多倍。短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离。例如，在 发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的 1015 倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。 反映电力系统某一供电点电气性能的一个特征量叫做短路容量。表达式为： Wk= UNIK 式中， WK 短路容量，MVA； UN 短路点正常运行故障前的线电压，kV IK 发生三相短路故障时的短路电流，kA 若 UN 、IK 取标么值和、则该点短路容量的标么值为 Wk=*； N U K I N U K I 由于 UN接近于 1, 所以 WK的倒数即

50、该供电点的短路阻抗标么值为:= K*； k X N Z 3.3 短路电流将引起下列严重后果 (1)短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设 备和伤害周围的人员。 (2)巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔 化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使 导体变形或损坏。 (3)短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多， 从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的 正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。 (4)电力

51、系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可 能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列。这时某些发电机可能过负荷， 因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系 统稳定运行的可能性愈大。 3.4 限制短路电流的措施 为保证系统安全可靠的运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法 消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短 的时间内恢复到正常值。为此，可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装 设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气 主接线的形式或运行方式，以增

52、大系统阻抗，减少短路电流值; 加装限电流电抗器; 采 用分裂低压绕阻变压器等。 (1)作好短路电流的计算, 正确选择及校验电气设备, 电气设备的额定电压要和线路 的额定电压相符。 (2)正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生 短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。 (3)在变电站安装避雷针，在变压器附近和线路上安装避雷器，减少雷击损害。 (4)保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。 (5)带电安装和检修电气设备，注意力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位 距离较近的地方工作，要采取防止短路的措施。

53、(6)加强管理, 防止小动物进入配电室，爬上电气设备。 (7)及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。 (8)在电缆埋设处设置标记，有人在附近挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员 说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。 (9)电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电 气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸，线路施工，维护人员工作完毕，应立 即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。 3.5 短路电流计算的目的和条件 (1)短路电流计算的目的： 在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主 要有以下几

54、个方面： 电气主接线的比较。 选择导体和电器。 在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安 全距离。 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 接地装置的设计，也需要用短路电流。 (2)短路电流计算条件的基本假定： 正常工作时，三相系统对称运行； 所有电源的电动势相位相角相同； 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行； 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流； 除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不 计； 元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围； 输电线路的

55、电容忽略不计。 (3)一般规定： 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程 设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划； 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的 异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响； 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时 短路电流为最大的地点； 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。 3.6 计算过程 基准值为 SB=1000MVA,UB=Uav,330KV 侧取 345KV,110KV 侧取 115KV,35KV 侧取 38.5KV. 其等效图为 对 O

56、SFPSZ10/330 主变压器： Uk1%=1/2Uk(1-2)%Uk(1-3)% Uk(2-3)%=1/2(10.51324)=0.25 Uk2%=1/2Uk(2-3)%Uk(2-1)% Uk(1-3)%=1/2(2410.513)=10.75 Uk3%=1/2Uk(3-1)%Uk(3-2)% Uk(1-2)%=1/2(132410.5)=13.25 01 . 0 240*100 1000*25 . 0 100 %1 X1 SN SBUk 0.448 240*100 1000*75.10 100 %2 X2 SN SBUk 1.84 72*100 1000*25.13 100 %3 X3

57、SN SBUk 对 OSFPSZ10/330 主变压器： Uk1%=1/2Uk(1-2)%Uk(1-3)% Uk(2-3)%=1/2(132510.5)13.75 Uk2%=1/2Uk(2-3)%Uk(2-1)% Uk(1-3)%=1/2(1310.525)0.75 Uk3%=1/2Uk(3-1)%Uk(3-2)% Uk(1-2)%=1/2(2510.513)11.25 X40.384 SN SBUk 100 %1 360*100 1000*75.13 X50.02 SN SBUk 100 %2 360*100 1000*75 . 0 X61.25 SN SBUk 100 %3 90*100

58、1000*25.11 d1短路时(330KV 母线) 其等效电路图为 转化为 再转化为 再转化为 36 . 0 84 . 1 448 . 0 84 . 1 *448 . 0 32 32 X3/X27 XX XX X 02 . 0 25 . 1 02. 0 25 . 1 *02 . 0 56 56 X5/X6X8 XX XX 0.350.360.017X1X9X 0.15802 . 0 382 . 0 8X4X10X 178 . 0 10/911 XXXX 62.5 0.178 1 11 1 * X I 短路电流有名值 KA Uav SN II40 . 9 345*3 1000 *62 . 5

59、3 * * 冲击电流 KAKshI92.2340. 9*8 . 1*22ish 式中 Ksh冲击系数。 实际电路中，1Ksh2，在无限大容量系统中，一般取 Ksh1.8。 全电流最大有效值 Ish10.59*1.5115.99KA 短路容量 MVAS88.5616345*40 . 9 *3 d2路时(110 母线) 为 转化为 再转化为 再转化为 X124/X60.290 64 64 XX XX 25 . 1 382 . 0 25 . 1 *382 . 0 X131/X30.01 31 31 XX XX 84 . 1 01 . 0 84 . 1 *01 . 0 X14X5X120.020.29

60、0.27 X15X2X130.4480.010.438 XX16X14/X150.167 1514 1514 XX XX 438 . 0 27 . 0 438 . 0 *27 . 0 I*5.988 X16 1 0.167 1 短路电流有名值 II*5.988*30.063KA Uav SN 3345*3 1000 冲击电流 ishshI*1.8*30.06376.516KA22 式中 Ksh冲击系数。 实际电路中，1Ksh2，在无限大容量系统中，一般取 Ksh1.8。 全电流最大有效值 Ish30.063*1.5145.395KA 短路容量 S*30.063*3455987.948MVA3