220KV裕罗庄孟线路继电保护初步设计

1、110kV罗庄变电站电气部分设计摘要本设计以给定的负荷情况为依据，以设计规程为准则，以各种书籍、资料为 参考，以大量的计算为基础，对变电所主变压器的数量、容量、绕组数量、各侧 绕组的接线形式、中性点的运行方式、调压方式、冷却方式等进行了选择；对无 功补偿方式、 补偿容量、装置接线形式进行了选择； 通过经济技术标胶确定了变 电站的电气主接线， 并对各级电压配电装置进行了选型和布置设计； 在短路电流 计算的基础上， 对各种电气设备和载流导体的选择和校验、 主变压器继电保护的 规划与整定、线路保护的规划设计。设计中充分注意了新技术和新设备的应用。关键词： 110kv 变电站 主变压器 主接线 补偿装

2、置 配电装置 设计第一章 变电所基本情况一、所址地理位置及地理条件 变电所位于某中型城市边缘，所区西为城区，南为工业区，所址地势平坦， 交通便利，进出线方便，空气污染轻微，不考虑对变电所的影响。二、气象条件所区平均海拔 200 米，最高气温 40，最低气温 -18 ，年平均气温 14， 最热月平均最高气温 30，土壤温度 25。三、负荷情况变电站负荷情况如表 1.1 所示。表 1.1变电站负荷统计表电压负荷名称每回最大 负荷（ KW）功率因数回路数供电方式线路长度 （KM）市镇变 160000.91架空15市镇变 270000.921架空8煤矿变45000.852架空10化肥厂43000.88

3、2架空735KV砖厂50000.851架空11镇区变10000.93架空5镇区变10000.93架空5机械厂8000.892电缆2纺织厂 17000.891电缆3纺织厂 28000.882架空7农药厂6000.881架空4面粉厂7000.91架空510KV耐火材料 厂8000.92架空2第二章 负荷分析及主变压器的选择一、 负荷分类及定义1、负荷分类 为了使供配电系统达到技术上合理和经济上节约，即能满足供电可靠性和运 行上维修的安全，灵活、方便的要求，又能 使供配电系统投资少的要求，在确 定供配电系统之前， 要正确地划分电力负荷的等级， 根据用电设备对供电可靠性 的要求，将工业企业电力负荷分为

4、三个等级：( 1) 一级负荷：突然停电将造成人身伤亡危险，或重大设备损坏，且难以修 复，或给国民经济带来重大损失者， 属一级负荷。 应有两个独立电源供电 二级负荷：突然停电将产生大量废品，大量原材料报废，大量减产，或 将发生重大设备损坏事故但采取适当措施能够避免者。属二级负荷。应由 两回线路供电，当取两回线路有困难时，允许由一回专用线路供电。三级负荷：所有不属于一级负荷及二级负荷的用电设备。对供电方式无 特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。2、根据以上规定对所给定的负荷进行分类如下：1) 一级负荷：市镇变 1，市镇变 2，煤矿变，镇区变，耐火材料厂；2)二级负荷：化肥厂，机械厂，纺织

5、厂 1，纺织厂 2，农药厂；3)三级负荷：砖厂，面粉厂。二、本设计中的负荷分析：1)市镇变和镇区变：是城市、镇区内的主要变电所，供给市、镇内用电，有医院、政 府机构、重要铁路、重要宾馆、电视台、重要厂矿企业等重要负荷，若供电中断， 则会引起人身伤亡、交通瘫痪，造成重大经济、政治损失，属一级负荷。2)煤矿厂：煤矿变电所专供煤矿用电，而煤矿一般采用综合机械化采煤机组，每小时 采煤量达到几百吨，且煤属于重要的一次能源，社会需求量很大，一旦停电，将造 成采煤机组的停运、煤炭的停产，产生不可估量的损失；同时井下照明、升降工具 等都不能断电，否则将会有人身伤亡的危险，属一级负荷。3)耐火材料厂：生产能耐高

6、温 1586 0C 的产品，对高温技术尤其是冶炼技术的发展起 重要作用，其总产量的 60%用于钢铁工业。若供电中断将造成大量减产和重大经济 损失，属一级负荷。4)化肥厂、农药厂：均需要一道道的化学反应工序，中断供电将使其生产流程发生紊 乱，使产品报废，并产生污染环境的气体，属二级负荷。5)机械厂：有一系列的工艺制作，如车削、铣削、螺纹加工等，对工作的深度、速度、Kvar)= 40450.82 (KVA)精度等要求很高，供电中断将造成重大产品报废，属二级负荷。6)纺织厂：用机器纺线、织布，若供电中断将影响产品的质量和产量，属二级负荷。7)面粉厂：用电带动机器磨面，停电后仅停止磨面，不会引起不良后

7、果，属三级负荷。8)砖厂：用电带动制砖机制砖培，供电中断后可用一些燃油机器暂时代替，不会引起减产和产品报废，不会造成人身伤亡和重大经济损失，属三级负荷。三、各侧负荷计算： 负荷：电力系统中，用电设备所需要的电功率称为电力负荷，简称负荷。 功率：是表示能量变化速率的一个重要物理量。1、35KV：10.92市镇变 1： P max = 6000 KW Q= P tg = 60000.9= 2906 ( Kvar )S =P2Q2= 6666.7 (KVA)1 0.92市镇变 2： P max= 7000 KW QP tg = 70000.9= 2982 ( Kvar )S =P2Q2 =7608.

8、7 (KVA)10.852煤矿变：P max =4500 2 KWQ = P tg = 450020.85 =5578 (Kvar )S =P2Q2 =10588 (KVA)10.882化肥厂：P max =4300 2 KWQ = P tg = 430020.88 =4642 ( Kvar )S =P2Q2 =9773 (KVA)1 0.852砖 厂：P max = 5000 KW Q= P tg = 50000.85= 3099( Kvar )S =P2Q2 =5882.4 (KVA)P总1 = 6000 + 7000 + 45002 + 4300 2 +5000 = 35600(KW)Q

9、总 1 = 2906 + 2982 + 5578 + 4642 + 3099 =19207Sjs1 = 40450.82 0.8 1.05 = 33978.69 (KVA) 2、10KV:= 3333 (KVA)机械厂： Pmax = 1600 KW Q = P tg = 16001 0.892= 820Kvar)P2Q2= 1797.7 (KVA)纺织厂 1：Pmax = 700 KW Q = P tg = 70021 0.89 2= 358.6Kvar)P2Q2= 786.5 (KVA)纺织厂 2：Pmax = 800 2KW Q = P tg = 800 21 0.882 = 864Kv

10、ar)1 0.88 = 324 (Kvar )面粉厂： Pmax = 700 KW Q = P tg = 7000.9= 339 ( Kvar )耐火材料厂： Pmax = 800 2 KW Q = P tg 800 20.9 = 775 (Kvar )Kvar )0.920.890.890.88P2 Q2= 1818.4 (KVA)农药厂： Pmax = 600KW Q = P tg = 6000.88P2 Q2= 681.7 (KVA)1 0.92P2 Q2S = = 777.8 (KVA)1 0.92P2 Q2=1777.8 (KVA)Q总 2 = 14531 + 820 + 358.6

11、 + 864 + 324 +339 + 775 镇区变：Pmax = 3000 KW Q = P tg = 3000 0.9= 14531 ( Kvar )P2Q2P总2 = 3000 + 1600 + 700 + 8002 + 600 + 700 + 8002 = 9800 ( KVA)=4933.62Q总= 10971.8 (KVA)Sjs2 = 10971.80.8 1.05 = 9216.3 (KVA)线损 ： 1.05同期系数 ： 0.8第三章 主变压器的选择S总 = S 总1 + S 总2 = 43195 (KVA)一、台数的确定：第 3.1.1 条：主变压器的台数和容量，应根据地

12、区供电 条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。第 3.1.2 条：在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时， 可装设两台以上主变压器。 如变电所可由中、 低压侧电力网取得足够容量和备用电源时， 可 装设一台主变压器。对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变 压器为宜。根据以上规定 , 结合本变电所一、 二级负荷比重较大的实际情况 , 确定此变电所主变压器台数 为两台。二、变电所主变压器的容量选择规定 :（ 1）主变压器容量一般按变电所建成后510 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

13、电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）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。（3） 变电所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；对一般性变电所，当一台主变 压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80% 。三、主变压器相数选择 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，保证运输只过不超过隧洞、 涵洞、桥洞的允许通过限

14、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，需考虑如下原则：（ 1） 当不受运输条件限制时，在 330kv 及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变（ 2） 当发电厂与系统连接的电压为 500kv 时，宜经技术经济比较后，确定选用三相 变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为3000MW，并直接升压到 500kv 的，宜选用三相变压器。（ 3） 对于 500kv 变电所，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。尤其在建所初期， 若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组

15、变压器退出，造成全 所停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成全所停电。为此，要 经过技术经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。四、 主变绕组数量（ 1）最大机组容量为 125MW及以下的发电长，当有两种升高电压向用户供电或与系统 连接时，宜采用三绕组变压器，每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及35KV侧接地电流：35 15 8 20 7 2 113506.8 10 A10 3 5 7 2 4 5 2 23501.2 30 A10 2 2 3107 30 A以上。 两种升高电压的三绕组变压器一般不超过两台。因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高 40%50%，

16、运行检修比较困难， 台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置布置复杂，故对其使用要给予限制。（ 2）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所。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。此变电所 在所带负荷最小的 10KV 侧：通过其线圈的功率比为： 故选三绕组变压器。五、 主变绕组连接方式 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 用双绕组连接方式只有星形和三角形， 高、中、低三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Y0连接； 35KV亦采用 Y0连接； 35KV采用 Y 连接

17、，其 中性点多通过消弧线圈接地。 35KV 以下电压，变压器绕组都采用三角形 连接。故此变电所选用 Y0/Y/ 连接方式。六、变压器中性点运行方式的确定1.主变压器的 110500KV 侧用中性点直接接地方式（ 1） 凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。（ 2） 所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地 点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设 计，应在中性点装设避雷器保护。（ 3） 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地的系 统。双母线接线接有两台及以上主变压器时，可考虑两台变压器中性

18、点接地。（ 4） 终端变电站的变压器中性点一般不接地。（ 5） 当变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连，平时 运行只合 其中一组隔离开关，以避免在单相接地时发生虚幻接地现象。2.主变压器 663KV侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。当单相接地故障电流大于 30A 或 10A 时，中性点经消弧线圈接地。 采用消弧线圈接地时，应注意以下几点：（1）在变电所中，消弧线圈一般装在变压器中性点上， 610KV消弧线圈也可装在调相机的中性点上。（2）当两台变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。（3）如变压器无中性点或中性点未引出。应装设专用接地变压器，

19、其容量应与消弧线圈的容量相配合，选择接地变压器容量时，可考虑变压器的短时过 负荷能力。单相接地：七、主变的调压方式变压的电压调：变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改 变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无激励调压，调整 范围通常在 +5%以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%。设置有载调压的原则如下：（ 1） 对于 220KV及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化的情况， 采用有载调压方式，一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时，在降压 变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。（ 2） 对于 110KV及以上的变压器， 宜考虑

20、至少有一级电压的变压器采用有载调 压方式。（ 3） 接于出力变化大的发电厂主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线 上的发电厂联络变压器，一般采用有载调压方式。此变电站多为一、二级负荷供电可靠性高，故采用有载调压方式。八、变压器冷却方式选择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， 强迫油循环水冷， 强迫、 导向油循环冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器，采用这种冷却方式，对冷却系统的供 电应可靠， 一般采用分别连接在不同母线上的两回路独立电源供电， 并能实现自投。 对各个 冷却器的工作、 辅助或备用等运行状态， 亦能根据变压器的负荷、 温度等情况，自动进行调

21、 整。当冷却器因故障全停时，需经一定的延时，跳开各侧短路器，使变压器退出运行。故采 用强迫油循环风冷却。九、变压器阻抗的选择变压器的阻抗实质就是绕组间的漏抗。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、 型式、材料确定后， 其阻抗大小一般大小一般和变压器容量 关系不大。从电力系统稳定而后供电电压质量考虑，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、低压电气设备遇到困难、 另外阻抗的大小还要考虑变压器的并 联运行要求。主变压器的阻抗的选择原则要考虑如下原则：（1）各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定潮流方向、无功分配、继电保护、短路 电流、系统

22、内的调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）对三绕组的普通型和自耦型变压器，其最大阻抗是放在高、中压侧还高、低压 侧，必须按第一条原则确定。目前国内生产的变压器有“升压型”和“降压型”两种结构。 对三绕组普通降压变压器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。变压器： SFSZL-4000/110S-表示三相 F- 油循风冷 S- 三绕组Z-带负载调压 L- 铝线额定电压： 110KV 额定容量： 40000KVA第四章 无功补偿装置的选择一、补偿装置的意义向电网合理补偿无功

23、功率，可以改变电力网的无功潮流分布，减少网络中的有功损耗和 电压损耗，从而改善用户处的电压质量；同时对增强系统的稳定性有重要意义。二、无功补偿装置的类型 无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。并联补偿装置又可分为 同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置、并联电抗补偿装置、超高压并联电抗器等。其 中调相机、并联电容补偿装置、静补装置较为常见。三、常见三种补偿装置的比较与选择1、调相机（ 1） 调相机的启动基本有三种方式：工频异步启动、电动机拖动启动和低频启动。 全电压启动：优点 : 节约启动设备，操作简单，启动时间短。 缺点：启动电流大（为降压启动电流，一般在转子回路串接频敏电阻

24、） ，母线电压 下降多，可能损害调相机本和启动回路设备。 电动机拖动启动：接线复杂，操作复杂，耗费设备。电抗器降压启动：接线简单， 操作简便， 一台电抗器可以启动两台调相机，启动 设备少，启动噪音小。降压启动：自耦变压器降压启动：订货困难，操作复杂，耗费设备。 联络变压器降压启动：订货困难，操作复杂，耗费设备。故电抗器降压启动调相机为最佳。 同时调相机的特点是既能过励磁运行， 发出感性无功功率 使电压升高， 也能励磁运行， 吸收感性无功功率使电压降低。 如果调相机在最大负荷使额定 容量过励运行， 在最小负荷时按 （ 0.50.65 ）额定容量欠励磁运行，那么调相机的容量将得 到最充分的利用，但

25、需要附加投资。（2）调相机的布置1） 在变电所装调相机，应考虑冷却用水、起吊和运输问题。变电所中为调相机的运 输一般不敷设铁路专用线。2） 调相机的布置， 按安装环境不同分为户内和和户外布置； 按运转层标高的不同分 为高位和低位布置。户内布置的特点 : 运行 维护 检修条件好 ; 需大厂房和起吊设备 ; 高位布置还需要大型 起吊设备 ; 投资大 .户外布置的特点 : 必须选户外产品 ; 运行 维护和检修条件差 .低位布置的特点 : 厂房高度降低 , 可采用轻型简易起吊设备 ; 在地下水位高的地方不能采 用 ; 运行巡视较方便 .高位布置的特点 : 为解决基座频率共振问题而采取的措施较复杂 ;

26、提高了厂房的高度 , 需 要大型起吊设备 .2、静补装置静补装置是并联电容补偿装置 （ 在大多数场合下为交流滤波装 置） 和容量可无级连续可调的感性无功设备联合组成的一种装置 . 因为它可以进相 滞相运行 , 在某些场合下可以代替调相机 .静补装置器是由电力电容器与可调电抗器并联组成 . 电容器可 发出无功功率 ,电抗器可吸收无功功率 ,根据调压需要 , 通过可调电 抗器吸收电容器组中的无功功率 , 用来调节静止补偿器输出的无功 功率的大小及方向 .静止补偿器是一种技术先进 , 调节性能良好 ,使 用方便可靠 , 经济性能良好的动态无功功率补偿设备. 静止补偿器能快速平滑地调节无功功率 , 以

27、满足无功补偿的要求 , 这就克服了电容 器作为无功补偿装置的只能作电源不能做负荷 , 且调节不连续的缺 点 . 与同步调相机相比较 ,静止补偿器的运行维护简单 ,功率损耗小 ,四、无功补偿装置容量的确定1、 三绕组变压器所需补偿装置的最大容性无功容量的计算公式：22Ud12% I m22 Ud12% Im23 I0%QCBM =m2 m3 S能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化 , 对于冲击负荷也有较强 的适应能性 , 因此在电力系统中得到广泛应用 .3、并联电容补偿器并联电容补偿器 （又叫电力电容器 ） , 可按三角形和星形接法连接 在变电所母线上 . 他供给的无功功率 Qc 值与所在节点的

28、电压 U的 平方成正比 , 即 Qc = U2 / X c 式中 Xc =1/WC为电力电容的电抗 .当节点电压下降时 , 他供给系统的无功功率将会减少 ,因此 ,当 系统发生故障或由于其他原因电压下降时 , 电容器无功输出的减少 将导致电压继续下降 . 换言之 , 电容器的无功功率调节性能比较 差 .电力电容器的装设容量可大可小 , 而且既可集中使用 , 又可分 散装设来就地供应无功功率 , 以降低网络的电能损耗 . 电容器每 单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关 , 运行时功率损 耗亦较小 . 此外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

29、器联结成若干组 , 根据负荷的 变化, 分组投入或切除 . 电力电容器适用于小容量、集中安装与用户 变电所 , 或消耗无功功率比较大的用户附近 .调相机 静止补偿器与电力电容器的比较见下表比较内容同步调相机静止补偿器电力电容器有功率损耗1.8%5.6%小0.05%0.5%运行与维修需要人值班 , 要定期 检修不需要人值班需要人值班 , 检修周 期长调节性能可平滑无级的调压可平滑的调整只能阶梯调压电压下降时的影响对无功出力不大影响不大对无功出力有较大的影响单位容量设备费贵廉故从各个方面比较 , 应选并联电容器补偿装置100 I e22100 Ie23100QCBM 变压器所需补偿的最大容性无功容

30、量 ， Kvar ;I m2 母线侧装设补偿装置后，通过变压器需要补偿的中压侧的最大负荷电流值， A ;I m3 - 母线侧装设补偿装置后，通过变压器需要补偿的低压侧的最大负荷电流值，A ;I e2 - 变压器中压侧的额定电流，A ;I e3 - 变压器低压侧的额定电流，A ;Se - 变压器额定容量， KVA ;2、 负荷所需补偿的大容量的计算公式：= 0.96Q fm = ( tg 1 - tg 2 ) cos对于直线供电的末端变电所， 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 高功率因数所需要补偿的最大容性无功与主变压器所需补偿的 最大容性无功功率之 和。= Q192070.5

31、3952 cos= 0.88对 35 KV 侧： tg1 = P356001假定补偿后：cos2= 0.96则 tg 2 = 0.2917Qefm =35600(0.53952 0.2917) 1.05 0.8 = 7410.8= Q4933.6对 10 KV 侧： tg1 = P98000.5034 cos= 0.893假定补偿后：tg2 = 0.2917Qefm =9800(0.5034 0.2917) 1.050.8 = 1742.7对三绕组变压器：Q cem= Ud12%22I m22 Ud13% Im23 I 0%100 Ie22100 I e23100SeI m2 =P= 3560

32、0 0.81.05 = 513.84 A3U cos0.96 335I m3 =P= 9800 0.81.051.05 = 495.078 A3U cos0.96 310Qcem =10.52513.84217.52495.0782 0.740000240000240000 1001001003 353 10= 2547.1 +321.69 +280= 3148.9则 35KV 侧 Q z = 7410.8 + 3149 = 10559.8 Kvar 10KV 侧 Q z =1742.7 + 3149 = 4891.7 Kvar3、常用的分组容量：并联电容器装置常用的额定分组容量一般选用的档次

33、为 10KV 选 2000 3000 6000 Kvar;35 63KV 选 10000 15000 20000 Kvar故 35KV 侧选 15000 Kvar10KV侧选 6000 Kvar五、并联电容器的分组1、 分组的原则 并联电容器装置的分组主要由系统专业根据电压波动、负荷变 化、谐波含量等因素确定 , 电气一次专业根据选择要求提出意见.(1)对于单独补偿的某台设备 ,例如电动机 , 小容量变压器等用的变 量电容器装置 , 不必分组 , 可直接与该台设备相连 ,并与该设备同时投切 .(2)配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数 . 此时为保 证一定的功率因数 ,

34、 各组应能随负荷的变化实行自动投切. 负荷变化不大时 , 可按主变压器台数分组 , 手动投切 .(3)终端变电所的并联电容器装置 , 主要是为了提高电压和补偿主变压器的无功损耗 . 此时 , 各组应能随电压波动实行自动投切 . 投切任一组电容器时引起的电压波动 不应超过 2.5% .(4)对于 110220KV主变压器带有载调压装置的变电所 , 应按有自载调压范围分组 , 并按 电压或功率因数的要求实行自动投切 .(5)对于三次及以上高次谐波含量较高的电网 , 需要在并联电容器装置的各组电容器分 别串接 2.5%3%、 5%6%获 12%13%的串联电抗器 , 并根据需要抑制的谐波电流次数 (

35、 或限制的谐波电压次数 ), 有针对性的进行选控 . 投切过程中 , 不应发生谐波放大 现象 .(6)每组电容器的容量应保证做到 : 与串联电抗器的额定参数相匹配 ; 使断路器能够正 常开断 , 并尽量不发生重击穿 ; 当断路器动作后 , 断路器的电容器组放电能量不得超 过允许的通流容量值 ; 当一台电容器的电容器故障时 , 本组电容器中健全电容器向故 障电容器的放电能量不超过单台外壳所允许的爆裂能量值 ; 是通过电线圈的放电能 量不得超过允许的放电容量值 ; 使各组容量之和应等于或略大于预想的并联电容器 装置的容量 , 即电网需要补偿的最大容性无功量等 .2、组方式(1) 等容量分组方式 :

36、 分组断路器不仅频繁切合并联电容器组的要求 , 而且还要 满足开断短路的要求 , 这种分组方式是应用较多的一种 .(2) 等差容量分组方式 , 由于分组容量之间成等差级关系 ,从而使并联电容器装 置可按不同投切方式得到多种容量组合 .六、并联电容器的接线 并联电容器装置的接线是指电容器每组的接线 。1、并联电容器组的基本接线分为星形( Y)和三角形()两种。经常采用的还有星 形( Y)派生出的双星形(双 Y，每个“ Y”称为一个“臂” 。两个臂的实际容量尽量相等 , 在 安装时 , 应使两个臂的实际容量相等)接线，在某种场合下，也有采用有三角形()派生 出的双三角形(双，每个“”称为一个”臂”

37、 . 有两个臂的电容器规格及数量应相同 , 在安装时 , 应使两个臂的实际容量相等) 接线 . 单相供电电网的并联电容器组接线为三相的 特殊形式 ,仅为一相 ,无 Y与之分 .3、电容器组每相内部接线方式当单台并联电容器的额定电压不能满足电网正常工作电压要 求(或者其他设计上考虑的要求 ) 时,需有两台或多台并联电容器串接后 (串联台数一般称串 联段数 )达到电网正常工作电压的要求 ; 为达到要求的补偿容量 , 又需要用若干台并联电容器 才能组成并电联电容器组 .(1)为先并后串接线方式 , 该接线方式的优点在于，当一台故障电容器由于熔断器 RD 熔 断推出运行后，对该相的容量变化和与故障电容

38、器并联的电容器上承受的工作电压影 响较小； 同时，熔断器 RD的选择只需考虑与单台电容器的相配合。故工程中普遍采用，并为规程所肯定。（2）为先串后并接线方式 ，该接线方式的缺点为，当一台故障电容器DL 熔断推出运行后，导致故障电容器所在的电容器串整个推出运行，对该相的容量变化和剩余串电容器上 承受的工作电压的变化影响较大； 同时该接线方式的熔断 DL的断口绝缘水平应等于电 网的绝缘水平，导致熔断器选择不易。故工程中已不采用改种接线方式。五、并联电容器对 10KV系统单相接地点流的影响由于 10KV 系统为中性点不接地系统，而选用的并联电容器补偿装置也采用中性点不接 地方式，所以在 10KV 系

39、统发生单相接地时，接地电流不会通过并联电容器形成通路，因此 补偿装置对 10KV 系统单相接地电流无影响。第五章 电器主接线一、电气主接线的概述1、电气主接线的定义及作用 发电厂和变电所中的一次设备按一定要求和顺序连接成的电路称为电气主接线。电气主接线是发电厂、 变电所电器设计的首要部分， 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， 并对电气 设备选择、 配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。 因此，必须正确处理 好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术比较，合理确定主接线方案。2、主接线的设计依据在选择电

40、气主接线时，应以下列各点作为设计依据（1）变电所在电力系统中地位和作用 电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源， 进行系统功率交换和以中压供电， 电压为 330500KV； 地区重要变电所，电压为 220330 KV；一般变电所多为终端变电所和分支变电所，电压为 110KV，但也有 220 KV。（2）变电所的分期和最终建设规模变电所根据 510 年电力系统的发展规划进行设计。 一般装设两台主变压器； 当技术 经济比较合理时， 330500KV 枢纽变电所也可装设 34 台主变压器；终端或分支变电所如 只有一个电源时，可只装设一

41、台变压器。（3）负荷的大小和重要性 对一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一电源失去后，能够保证对全部一 级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一电源失去后，能够保证对全 部或大部分二级负荷的供电。对三级负荷一般只需一个电源供电。（4）系统备用容量的大小 装有两台级以上主变压器的变电所，其中一台事故断开，其余主变压器的容量应保证该所 70%全部负荷，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。 系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如：检修母线或断路器时，是否 允许线路、 变压器或发电机停运；故障时允许切除的线路、变压器和机组的数量等。设计主

42、 接线时，应充分考虑这个因素。3、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基本要求（1）可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先满足这个要求。停电会对国 民经济各个部门带来巨大的损失， 往往比少发电能的价值大十倍， 会导致产品报废、 设备损 害、人身伤亡等。因此，主接线的接线形式必须保证供电的可靠性。 因事故被迫中断供电的 机会越小，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠度就越高。（2）灵活性电气主接线应能适应各种运行状态， 并能灵活地进行运行方式的转换。 不仅正常运行 时能安全可靠地供电， 而且在系统故障或电气设备检修时， 也能适应调度的要求， 并能灵活

43、、 简便、 迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。同时设计主接线时应留有发 展扩建的余地。因此，对灵活性的要求如下：a、调度时，可以灵活地投入和切除变压器和线路，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。b、检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。c、扩建时，可以容易地从初期界限过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并使一次和二次部分的改建工 作量最少。（3）经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生不在可靠性与经济性之间，欲使主接线可

44、靠、 灵活，必须要选高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资的增加。因此， 主接线的应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理，一般从以下方面考虑：a、投资省。主接线应简单清楚，节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器避雷器等一次设备；使继电保护和二次回路不过于复杂，节约二次设备和控 制电缆；限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；如能满足系 统安全运行及继电保护要求， 110KV 及以下终端变电所或分支变电所可采用简 易电器。b、占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量时间地面积减少。c、电能损失小。在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择

45、变压器的型式、容量和台数，尽量避免两台变压器而增加电能损耗。 此外，在系统规划中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接 入系统的电压等级一般不应超过两种。二、110KV侧主接线的设计第 3.2.3 条 35110KV 线路为两回及以下时， 宜采用桥形， 线路变压器组或线路分支 接线。超过两回时，宜采用扩大桥形。单母线或分段母线的接线，3563KV线路为 8 回及以上时，亦可采用双母线接线。 110KV线路为 6 回及以上时，亦采用双母线接线。桥形接线接线简单，使用设备少，建造费用低，并易于发展。同时，当仅有两台变压 器和两条线路时，采用桥形接线，桥形接线仅用三台断路器，数量最少，根

46、据断路器QF3 的位置，内桥接线和外桥接线。 对外桥接线， 线路投入和切除时操作较复杂， 变压器操作简单， 一般使用于线路较短， 变压器需要经常切换的情况； 内桥接线一般适用于线路较长， 变压器 不需经常切换操作的情况， 而对于桥形接线， 当 QF2 需要检修时， 外桥需停， 而内桥不需停， 总上说述，选用内桥接线。三、35KV侧主接线的设计为了避免单母分段及母线隔离开关或检修时， 连接在该段母线上的回路都要在检修期间 长时间停电而发展成双母线，如图所示，这种接线具有两组母线 W1、W2，每回线路都经一台 断路器和两组隔离开关分别于母线连接，母线之间通过母线联络断路器 QF（简称母联）并 联，

47、称为双母线接线。 这种接线点源与负荷平均分配在两组母线上， 由母线继电保护的要求， 一般某一回路固定一组母线连接，以固定连接的方式运行。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 各种运行方式的调度和潮流变化的需要。（3）扩建方便 向双母线的左右任一个方向扩建，均不影响两组母线的电源负荷均匀分配， 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， 以致连接不同的母线断时

48、， 不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。（4）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。2、缺点：（1）增加一组母线和使用每一回路就需要增加一组母线隔离开关。（2）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，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。3、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， 母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电， 系统运行调度对接线的灵活性有一定要求 时采用各级电压采用具体条件如下： 1）10KV配电装置，当短路电流较大、出现需要带电抗器时。

49、3）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。4）110220KV配电装置 , 出线回路数多为 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 .故选双母线接线 .四、10KV 侧主接线的设计出线回路增多时 ,可用断路器将母线分段 , 成为单母分段接线 , 如下图所示 , 根据电 源的数目和功率母线可分为 2 3 段.母线分段后 , 可提高供电的可靠性和灵活性 .一般认为单母分段适用范围 :（1）610 KV配电装置出线回路数为 6回及以上时 .（2）3563 KV 配电装置出线回路数为 4

50、8回时 .（3）110220 KV 配电装置出线回路数为 34 回时 单母分段的优点 :（1）用 QF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.（2）当一段母线发生故障时 , 分段 QF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电。（2）当出线为双回线路时，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。第 3.2.5 条 当变电所装有两台主变压器时， 610KV 侧宜采用分段单母线。线路为 12 回及以上时，亦可采用双母线，当不允许停电检修断路

51、器时，可设置旁路设施。五、主接线方案的比较选择 六、主接线中的设备配置1、隔离开关的配置（ 1）在出线上装设电抗器的 610KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台QF 和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （2）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。（3）桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，以便于进行不停电检修。（4）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。（5）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。 内桥接线，当一台变压器检修时，其高压侧不带电，则在变压器引出线上接隔离开关接地。2、地刀闸或接地器的配置（1）为保证

52、电器和母线的检修安全， 35KV及以上每段母线根据长度宜装设12 组接地刀闸或接地器， 两组接地刀闸间的距离应尽量保持适中。 母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感 器的隔离开关上和母联隔离开关上， 也可装于其他回路母线隔离开关的基础上， 必要时可设 置独立式母线接地器。（ 2） 63KV 及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀 闸。双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可供用一组接地刀闸。（3）63KV及以上主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸。3、电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置 的要求。

53、 电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时， 保护装置不得失压， 同期点的两侧 都能提取到电压。（2）6220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4、电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装 置要求。（2）在为设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机 和变压器的出口和桥形接线的跨条上。（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配 置。5、避雷器的配置（1）配电装置的每一组母线上，应装设避雷器，

54、但进出线都装设避雷器时除外。 （2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应使在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设 备的电气距离是否满足要求而定。（ 3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（5）三绕组变压器低压侧的一相上宜设一台避雷器。（6）下列情况的变压器中性点应设避雷器：1 ）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。2）直接接地系统中，变压器中性点为全级绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行 时。3）不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。5）110220KV 线路侧一般不装设避雷器， 330500KV 线路

55、侧如操作过电压超过波电压保护水平，应设置避雷器。当不超过时，是否需装设避雷器，应根据出线侧的 设备，本地区雷电活动并通过模拟试验或计算确定。6）SF6 全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。第六章 各级配电装置的配置一、配电装置简介配电装置是按主接线要求由开关设备、保护电器、测量仪表、母线和必要的辅助设备 等组成。它的主要作用是：接受电能，并把电能分配给用户。二、对配电装置的要求配电装置是变电所的重要组成部分， 为了保证电力系统安全经济的运行， 配电装置 应能满足以下基本要求：(1)配电装置的设计和建造，应人贯彻国家的技术政策和有关规程的要求，特别 应注意节约用地，争取不占或少占良田。(2)保

56、证运行安全和工作可靠。设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰。 在运行中必须满足对设备和人身的安全距离，并应有防火、防暴措施。(3)便于检修、操作和巡视。(4)在保证上述条件要求下，应节约材料，减少投资。(5)便于扩建和安装。三、配电装置的分类配电装置按电气设备安装地点不同， 可分为屋内式和屋外式。 按其组装方式， 可分 为在现场组装配电装置的电气设备， 称为配电室配电装置； 若在制造厂把属于同一回路的开 关电器、 互感器等电器设备装配在封闭或不封闭的金属柜中，构成一个独立的单元， 成套供应，则称为成套配电装置。高压开关柜、低压配电盘和配电箱等均是成套配电装置。 屋内配电装置的特点： (1)

57、 占地面积小 ;(2) 不受气候条件的影响 ;(3) 外界污秽空气对电气设 备的影响小 ;(4) 房屋建筑投资较大 .屋外配电装置的特点： (1) 土建量和费用小 , 建设周期短 ;(2) 扩建方便 ;(3) 相邻设备间距离较 大, 便于带电作业 ;(4) 占地面积大 ;(5) 受外界气候影响 ,设备运行条件差 ;(6) 外界气象变化 影响设备的维修和操作 .大中型变电所中 35KV及以下的配电装置 , 多采用屋内配电装置 ;110KV 及以上多为屋外配 电装置 . 在特殊情况下 , 如当大气中含有腐蚀性气体或处于严重污秽地区的35110KV 也可采用屋内配电装置 . 在农村或城市郊区的小容量

58、 610KV 也广泛采用屋外配电装置 .四、各级电压配电装置的确定当出线不带电抗器时 , 一般采用成套开关柜单层布置。 当出线带电抗器时 ,一般采用 三层式或两层式布置 .三层式是将所有电器设备依其轻重分别布置在三层中 ,它具有安全、 可 靠性高、占地面积小等特点 , 但结构复杂 , 施工时间长 , 造价较高 ,检修运行不太方便 . 二层 式是在三层式基础上改进而来的 ,所有电器布置在二层中 ,造价较低 , 运行和检修方便 ,占地 面积较三层式有所增加 . 35220KV 的屋内配电装置 , 只有二层和单层式 .610KV 配电装置一般为屋内布置 , 故 10KV 和 35KV 选屋内二层式布

59、置 .五、屋内配电装置的若干问题1 、母线及隔离开关母线通常布置在配电装置的顶部 ,一般呈水平、垂直和三角布置 , 水平布置安装容易 , 可降低建筑的高度 ,因此在中小容量变电所的配电装置中采用较多. 垂直布置时 , 相间距离可以取得较大 ,支柱绝缘子装在水平隔板上 , 绝缘子间的距离可取较小值 ,因此母线结构可获得 较高的机械强度 , 但结构复杂 ,增加建筑物高度 , 可用于 20KV 以下, 短路电流很大的装置中 , 直角三角形布置方式 ,结构紧凑 , 可充分利用隔板间的高度和深度 ,但三相为非对称布置 , 外 部短路时 ,各相母线和绝缘子机械强度均不相同, 这种布置方式常用于 635KV

60、大、中型容量的配电装置中 .母线相间距离 a决定于相间电压 , 并考虑短路时母线和绝缘子的机械强度与安装条件.在 610KV 小容量装置中 , 母线水平布置时 , 约为 250350mm; 垂直布置时 , 约为 700800mm;35KV 水平布置时 , 相间距离约为 500mm .双母线 （或分段母线 ）布置中的两组母线应以垂直布置隔墙 （或板）分开, 这样在一组母 联故障时 , 不会影响另一组母线 , 并可以安全检修 .在负荷变动或温度变化时 , 硬母线会胀缩 , 如母线很长 , 又是固定连接 , 则在母线、 绝缘子和套管中可能产生危险的应力 . 为了将它消除必须按规定加装母线补偿器 .